Организация и планирование машиностроительного производства (произв

тельные машины и роботы. Средствами оснащения (или вспомогатель­ ным технологическим оборудованием) могут быть устройства накопле­ ния и ориентации деталей, тактовые столы, магазины для хранения смен­ ных схватов роботов и другие устройства, обеспечивающие нормальное протекание основного технологического процесса.

Состав оборудования в РТК строго не регламентирован и определяет­ ся его функциональным назначением (обычно общее количество станков и роботов не превышает 5 единиц).

Факторы, предопределяющие применение ПР и РТК, разнообразны и многочисленны. К наиболее типовым факторам для машиностроительно­ го производства могут быть отнесены:

•утомительные, вредные, физически тяжелые и опасные для жизни ручные операции, механизация и автоматизация которых традиционны­ ми методами невозможна;

•погрузочно-разгрузочные и другие вспомогательные ручные опера­ ции,* выполнение которых ограничено быстродействием рук рабочего, быстрой его утомляемостью;

•высокий уровень стандартизаций, взаимозаменяемости и конструк­ тивной преемственности элементов (модулей), из которых при мини­ мальном количестве оригинальных элементов разного назначения могут компоноваться экономически целесообразные ПР и РТК на участках и поточных линиях;

•переоснащение производства в целях его интенсификации, дости­

гаемое прежде всего за счет широкого использования ПР и РТК;

• научно обоснованная классификация изготовляемых предприятием заготовок, деталей, узлов и изделий по конструктивно-технологическим признакам, являющаяся основой разработки типовых техпроцессов, ко­ торые могут обеспечить стабильность функционирования ПР и РТК при выполнении месячных и сменно-суточных заданий;

• необходимость повысить качество изготовляемых изделий, увели­ чить объем их выпуска, сократить затраты времени на единицу изделия за счет высоких технико-экономических показателей ПР и РТК;

• снижение уровня производственного травматизма и профессио­ нальных заболеваний.

Приведенный перечень не охватывает всего разнообразия факторов, однако очевиден тот факт, что организация роботизированного производ­ ства является сложной комплексной задачей, включающей создание от­ дельных ПР, конструктивно-технологической систематизации роботизи­ рованных объектов и разработку процессов роботизированных комплек­ сов.

Основными структурными единицами роботизированного производ­ ства являются ПР. Поэтому решаются вопросы прежде всего создания технически прогрессивных и экономически целесообразных ПР. Роботы первого поколения (автоматические манипуляторы) выполняют работу по заранее заданной жесткой программе; ПР второго поколения оснаще­ ны системами адаптивного управления, представляемыми различивши сенсорными устройствами (техническое зрение, очувственные схваты и т.д.) и программами обработки сенсорной информации; ПР третьего по­ коления обладают искусственным интеллектом, позволяющим им выпол­ нять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Роботы и средства оснащения выбираются, во-первых, таким обра­ зом, чтобы обеспечить оптимальные условия функционирования основ­ ного оборудования с учетом типа, количества его и характера выполняе­ мых технологических операций; во-вторых, достигнуть высокого качест­ ва работ, выполняемых собственно ПР в той или иной системе машин. Значительная часть ПР выполняет основные технологические операции дуговой и контактной сварки, сборки, окраски поверхности и т.д. (удель­ ный вес технологических роботов составляет примерно 60%).

Исключительно важна роль ПР в автоматизации вспомогательных операций. В системах машин они выполняют транспортно-загрузочные и транспортно-промышленные работы.

Автоматизируя выполнение вспомогательных производственных функций, роботы объединяют оборудование в единые системы машин, обладающих гибкостью, универсальностью, достаточной надежностью в эксплуатации, быстрой переналаживаемостью. Это является основой принципиальной новизны процесса роботизации производства. Простей­ ший тип РТК является основой разработки более крупных РТК, таких как роботизированный технологический участок (РТУ), роботизированная технологическая линия (РТЛ), роботизированный цех (РТЦ), состоящий из РТУ, РТЛ и транспортно-промышленных роботов; роботизированный завод (РТЗ), объединяющий перечисленные выше структурные подразде­ ления в единую комплексную систему машин многофункционального на­ значения с использованием автоматизированных транспортно-накопи­ тельных устройств, систем дистанционного управления и т.д.

На рис. 2.23 представлены схемы обслуживания ПР технологическо­ го оборудования.

1. Один ПР обслуживает одну единицу оборудования (рис. 2.23, а). Применение этого простейшего РТК целесообразно как на коротких (не­ сколько секунд, например при штамповке), так и на продолжительных (несколько минут при сборке, окраске и т.д.) операциях.

2. Один робот обслуживает несколько единиц технологического обо­ рудования. Применение этого РТК возможно в двух вариантах:

Рис. 2.23. Схема компоновки промышленных роботов.

О ди н П Р обслуж ивает один стан ок (а); один П Р об служ ивает несколько стан ков (б — в);

1 — П Р; 2 — стан ок (технологическое оборудование); 3 — накоп и тель деталей

—технологическое оборудование размещается по окружности, а ПР стационарно в центре и по определенному алгоритму выполняет работу по обслуживанию (рис. 2.23, б);

—технологическое оборудование располагается в одну или несколь­ ко линий, а робот перемещается по напольным или подвесным направ­ ляющим в соответствии с определенным алгоритмом; управление в этом

случае осуществляется от ЭВМ (рис. 2.23, в).

3.Несколько взаимосвязанных роботов одновременно обслуживают одно технологическое оборудование. Данная схема целесообразна, когда на одном технологическом оборудовании одновременно выполняется не-, сколько операций.

4.Несколько взаимосвязанных роботов одновременно обслуживают несколько единиц технологического оборудования. Этот РТК целесооб­ разен там, где обработка (сборка) объектов роботизации состоит из крат­ ковременных операций. Достоинством такого РТК является то, что ори­ ентация объектов роботизации необходима только в первоначальном со­ стоянии, а в дальнейшем передача их с позиции на позицию производится

где рп — простои ПР в ремонте (по графику ППР) и при наладках; qr— продолжительность работы ПР в смену; s — число смен работы; Ррд— количество дней работы ПР в течение года.

Количество единиц оборудования, обслуживаемое одним ПР, опреде­ ляется по формуле

где Тщ — время рабочего цикла единицы оборудования при оптимальном режиме обработки; T06d — время обслуживания роботом этого оборудо­ вания.

Рабочий цикл ПР (Тпр) — часть технологического цикла, характери­ зующая время его работы:

Т п р = tB + t„ + tc + tj + tB3 + ty,

где t„, tn, tc, t,, tB3, ty— соответственно время на выбор детали (заготовки) из общей их совокупности; перемещения детали в рабочую зону; соеди­ нения детали с рабочим органом; закрепления детали в рабочем органе; возврата рабочего органа ПР в исходное положение; удаления детали из рабочей зоны.

Производительность РТК (РТМ, РТЛ) — количество изготовленных за определенный промежуток времени изделий. Различают цикловую (Пц, шт/с) и среднесменную (Псм, шт/см) производительность:

Пц = N„/t„; Псм = 36000 Тси/ W

где N„ — количество одинаковых изделий, одновременно изготовляемых РТК за один цикл работы, шт.; t„ — продолжительность одного цикла ра­ боты в автоматическом режиме РТК, с; Тсм — продолжительность рабо­ чей смены, ч; tmr — норма времени на одно изделие, e/шт.: 1шт=К„ • t„/Nu.

Коэффициент Кв, учитывающий затраты времени на организацион­ но-техническое обслуживание РТК, учитывает следующие внутрисменные затраты времени: на организационное обслуживание рабочих мест; на подналадку оборудования РТК; на смену оснастки в случае выхода ее из строя; на периодическую очистку и смазку рабочей зоны оборудова­ ния.

Универсальность РТК характеризуется возможностью изготовления (обработки, сборки и т.д.) изделий, различных по назначению, но имею­ щих конструктивно-технологическое сходство, а также переходом от из­ готовления одного вида изделия (работы) к другому с небольшими затра­ тами подготовительно-заключительного времени на партию.

Организационно-технологические особенности гибкого автоматизированного производства

Это особое направление научно-технического прогресса в машиностроении связано с созданием и внедрением гибких автоматизи­ рованных производств (ГАП), представляющих собой сложные техни­ ко-организационные системы, содержащие оборудование с ЧПУ, робото­ технические комплексы, обрабатывающие центры, микропроцессорную технику, единые транспортно-материальные потоки, автоматизирован­ ные склады и транспортные системы.

Комплексной автоматизации мелкосерийного и серийного производ­ ства в условиях ГАП должно предшествовать выполнение следующих требований:

•резкое повышение уровня технологического проектирования (на ос­ нове САПР);

•создание программируемой технологии основных и вспомогатель­

ных процессов и процессов управления информацией;

•совершенствование инженерных разработок во взаимосвязи с реше­ нием широкого круга вопросов по стандартизации в целях достижения встраиваемости, сопряженности и надежности функционирования всех компонентов (модулей) ГАП;

•пересмотр состава, структуры, категории сложности и оценки труда

сучетом того, что труд ИТР в условиях ГАП становится неотъемлемой и

определяющей частью основного производственного процесса;

• обеспечение сопряженности и тиражируемое™ программ управле­ ния, быстрой переналадки и перепрограммирования компонентов ГАП.

Из основных и вспомогательных гибких производственных модулей комплектуются гибкие производственные комплексы, перенастраивае­ мые линии, участки, пролеты, цехи и заводы. ГАП первого поколения были созданы на базе многооперационных станков типа обрабатываю­ щий центр. За основу построения этих ГАП был принят блочно-модуль­ ный принцип, характерный для средств вычислительной техники. Пер­ вичная единица комплексирования при создании ГАП — гибкий произ­ водственный модуль (ГП-модуль), представляет собой, например, сово­ купность токарных станков с ЧПУ, специализированных роботов — автооператоров и накопителей заготовок.

На уровне участка, поточной линии, пролета ГАП может состоять из ГП-модулей, построенных на базе основного технологического оборудо­ вания и автоматизированной системы управления технологическими процессами и оборудованием; из модулей подготовки производства, обеспечения материалами, заготовками, деталями, приспособлениями,

Рис. 2.27. Структура ГАП

инструментами; из модулей обслуживания и обеспечения работы обору­ дования, удаления отходов производства.

На уровне цеха ГАП включает автоматизированные участки, пролеты и линии основного производства, автоматизированную систему управле­ ния и обеспечения, автоматизированные участки технологической подго­ товки производства, автоматизированные участки комплектования, транспортирования, складирования, технического обеспечения и удале­ ния отходов производства.

На уровне завода ГАП состоит из автоматизированных цехов основ­ ного и вспомогательного производства, системы автоматизированного проектирования и интегрированной автоматизированной системы плани­ рования, управления и обеспечения производства; интегрированной сис-