книги из ГПНТБ / Волчкевич, Л. И. Автооператоры

которое разделена линия, величина межучасткового наложения потерь А формируют величину коэффициента технического исполь­ зования автоматической линии г|а л.

Производительность автоматической линии Q зависит от дли­ тельности рабочего цикла Т и коэффициента использования ли­ нии, а экономическая эффективность (например, приведенные затраты Сп) зависит от производительности линии (следовательно, и надежности в работе), стоимости К и количества обслуживающих рабочих Z.

Эта математическая модель реализуется с помощью системы уравнений, где выходной параметр одного уравнения является входным параметром другого (на рис. 15 отмечено стрелками).

Допустимые показатели надежности (со(-, ѲСР(.) рассчитываются

исходя из требуемых технико-экономических показателей, для чего необходимо уравнения, составляющие математическую модель, решить последовательно в обратном порядке (на рис. 15 в направ­ лении, обратном стрелкам). При этом необходимо исходить из оптимизированных показателей количества обслуживающих ра­ бочих (ZonT) и структурных характеристик линии (пУопт), что также решается по критерию оптимальной надежности и входит в математическую модель.

Расчеты, выполненные по типовым параметрам автоматических линий токарной обработки подшипниковых колец, показывают, что если линии работают с коэффициентами технического исполь­ зования г]тех = 0,85н-0,90, они, как правило, экономически эффек­ тивны. Однако, если автоматическая линия с теми же технологи­ ческими, конструктивными и стоимостными показателями будет иметь низкую надежность работы (гітех = 0,60н-0,70), автомати­ зация будет убыточной. Следовательно, требования к показателям надежности автоматических линий должны назначаться, исходя из обеспечения требуемых технико-экономических показателей: заданной производственной программы, планируемых темпов роста производительности труда, годового экономического эффекта, нормативных коэффициентов эффективности капиталовложений и т. д. Если, например, для эффективности капиталовложений не менее Еп = 12% годовых линия должна работать с коэффи­ циентом технического использования не ниже 0,83, фактическая величина коэффициента технического использования должна на­ ходиться в пределах 0,83 < г|а л < 1,0. Величина йа. лт1п = = 0,83 в данном случае означает минимально допустимый требуе­ мый уровень эксплуатационной надежности линии.

Таким образом, расчет требований к надежности автомати­ ческих линий сводится к определению предельно допустимых значений показателей надежности (минимально допустимые коэффициент технического использования и интенсивность отка­ зов, максимально допустимая длительность простоев и т. д.) и зоны допустимых значений фактических показателей.

4 0

В качестве примера на рис. 16 приведена типовая диаграмма зависимости сроков окупаемости на создание автоматических ли­ ний с гибкой связью от уровня надежности встраиваемых станков после их автоматизации (г]а л) и затрат на автоматизацию (а). Чем ниже коэффициент технического использования, тем больше сроки окупаемости капиталовложений, которые при низком уровне надежности оказываются выше нормативных. Так, если дополни­ тельные затраты составляют 15% стоимости основного оборудова­ ния (а = 1,15) и нормативные сроки окупаемости п = 5 лет, то, для того чтобы линия была эффективной, коэффициент ее технического исполь­

Требования к надежности стан­ ков транспортно-загрузочных систем, механизмов и устройств, из которых компонуются линии, должны на­ значаться исходя из обеспечения требуемого уровня надежности ли­ ний в целом, с учетом ее конструк­ тивных и структурных характери­ стик.

Как было показано выше, различ­ ные элементы транспортно-загрузоч­ ных систем автоматических линий обработки тел вращения неодинаково влияют на показатели надежности линии в целом и ее эффективность. Отказы транспортеров-распределите-

лей, подъемников, отводных транспортеров и т. д., как правило, не приводят к отказам всей системы, т. е. простоям станков, поэтому уровень надежности этих устройств влияет практически только на количество обслуживающих рабочих: наладчиков, ремонтни­ ков, электриков и др.

Отказы в работе автооператоров вызывают безусловные отказы и простои технологического оборудования, встроенного в линию, т. е. влияют не только на количество обслуживающих рабочих, но и на производительность линии, а следовательно, влекут за собой более значительные экономические убытки. Поэтому тре­ бования к надежности (допустимые показатели надежности) элементов транспортно-загрузочных систем автоматических ли­ ний обработки тел вращения целесообразно рассчитывать по двум вариантам.

41

Требования к надежности механизмов межстаночного транс­ портирования (подъемников, транспортеров, лотков и др.) сле­ дует рассчитывать, исходя из стоимости транспортной системы, сокращения количества обслуживающих рабочих и т. д., при усло­ вии, что затраты на создание транспортной системы при допусти­ мом уровне ее надежности будут экономически эффективны.

Требования к надежности механизмов автоматической загрузкивыгрузки автооператоров следует рассчитывать, исходя из задан­ ной технико-экономической эффективности линии в целом,

Рис. 17. Блок-схема расчета допустимых показателей надежности авто­ матических линий и их элементов

фиксированной стоимости технологического оборудования и транс­ портно-загрузочной системы, изменения производительности и количества обслуживающих рабочих. Такой расчет является более сложным и включает следующие последовательные этапы (рис. 17):

1) исходя из заданных технико-экономических показателей (нормативные сроки окупаемости и эффективность капиталовло­ жений, положительный годовой экономический эффект и др.), рассчитывают требования к надежности автоматической линии в целом (минимально допустимое значение коэффициента техни­ ческого использования т]а , при котором эти показатели будут

обеспечены на «пределе»); 2) исходя из дадаиных требований к надежности линии в целом

(Ла.л^п) с учетом структурной схемы линии (количества станков,

участков, типа межагрегатной связи и т. д.), рассчитывают тре­ бования к надежности отдельных автоматов, встроенных в линию

(минимально допустимое значение коэффициента технического

42

(Листщ или S ^nmax)’ Рассчитываются требования к надежности отдельных механизмов и устройств станка — в том числе автоопе­ ратора (максимально допустимые внецикловые потери £Птах или

минимально допустимое количество рабочих циклов между двумя отказами в работе &н ).

Блок-схема расчетов допустимых значений показателей на­ дежности с указанием всех необходимых исходных данных для каждого этапа приведена на рис. 17.

Для того, чтобы рассчитать требуемый уровень надежности линии в целом, минимально допустимый коэффициент техниче­ ского использования линии, необходимо знать в качестве исходных данных:

1)номинальные сравнительные показатели автоматической линии по сравнению с неавтоматизированным производством: увеличение стоимости а, охидаемый рост производительности ав­ томатической линии фном и сокращение количества обслуживаю­ щих рабочих еном; все эти данные содержатся обычно в проектной документации, в частности, — в проектных расчетах экономиче­ ской эффективности автоматической линии;

2)нормативные показатели: нормы амортизации, которые имеются в справочной литературе (для автоматических линий

при двухсменной работе а х = 0,122); отношение годовых затрат на текущий ремонт и межремонтное обслуживание к стоимости оборудования, которое можно принимать равным а 2 == 0,06-ь0,08

[6]и т. д.;

3)функциональную зависимость количества наладчиков в ав­

томатической линии от надежности станков в линии £ ("Пис)» к0" торая зависит от стоимостных показателей и различна для разных типов автоматических линий.

Для того чтобы рассчитывать по требуемому коэффициенту технического использования линии требования к коэффициентам использования отдельных станков, встраиваемых в линию, в ка­ честве исходных данных необходимо знать (см. рис. 17):

1) структурные характеристики автоматической линии: ко­ личество последовательных станков (позиций) в линии ц\ коли­ чество участков, на которые разделена линия пу и т. д.; длитель­ ность рабочего цикла Т. При расчете требований к надежности конкретных автоматических линий их показатели q и пу имеются в технической документации; величина межучасткового наложе­

данного типа являются объективными: среднее время обнаружения и устранения отказов Ѳср, коэффициент возрастания внецикловых потерь w; эти данные могут быть получены путем исследований

43

эксплуатационной надежности автоматических линий данного типа.

Исходными показателями для расчета типовых требований к надежности механизмов и устройств являются: а) типовые тре­ бования к производительности автоматических линий, которые компонуются из данных элементов (т]а л); б) типовые структурные характеристики: количество станков, блокируемых в участке

возрастание внецикловых потерь w; в) типовые конструк­

тивные характеристики линий и элементов: количество их в стан­ ке р, частота срабатывания за каждый рабочий цикл 5, длитель­ ность рабочего цикла Т\ г) объективные соотношения между раз­ личными видами потерь at и показатели ремонтопригодности Ѳср, которые для данного типа элементов группируются обычно в уз­

44

(проектных) показателей автоматической линии и показателей базового варианта — поточной линии: а) величина К определяется делением стоимости оборудования на годовой фонд заработной платы обслуживающих рабочих; б) величина а определяется деле­ нием балансовой стоимости автоматической линии на стоимость поточной; в) величина срном определяется делением проектной мощ­ ности линии на годовой выпуск при базовом варианте; г) величи­ на е ном получается делением годового фонда заработной платы рабочих на поточной линии на соответствующий проектный по­ казатель автоматической линии; д) величина г|ном — номинальный коэффициент использования линии ■— берется из проекта, часто он равен 0,75; е) величины £ ном, а „ а 2 берутся из соответствующих

качество обслуживающих рабочих, — должна быть определена для каждого типа линии; для линии по обработке тел вращения £ (г]ис) выбирают из табл. 2.

Задача проще всего решается графо-аналитическим методом.

из-за некомпенсированных простоев соседних станков, транспортной системы и т. д.

Во многих линиях с гибкой связью длительность рабочего цикла отдельных станков различна; поэтому, учитывая почти полную независимость их работы, единое понятие «коэффициент технического использования линий» в значительной степени те­ ряет свой смысл. В таких линиях требования к т]а. л означают тре­ бования к коэффициентам технического использования станков, лимитирующих операций с учетом их собственных потерь, а также неполной компенсации потерь нелимитирующих станков. Отсюда требования к г)ис в линиях с гибкой связью означают требования к коэффициенту технического использования станков на лимити­ рующих операциях с учетом только собственных потерь.

В автоматических линиях обработки тел вращения с гибкой связью [5, 6] возрастание потерь лимитирующих станков не пре­ вышает 20% (W = 1,05-4-1,20). Поэтому влияние W на требования

В качестве примера рассмотрим расчет требований к надеж­ ности токарных многошпиндельных полуавтоматов при их модер­ низации и встраивании в групповую линию обработки подшипни­

45

ковых колец. Такие линии создаются, как правило, на базе полу­ автоматов типа 1240, 1265 и т. д., путем оснащения их механизмами автоматической загрузки-выгрузки (автооператорами), межста­ ночного транспортирования (транспортерами-распределителями и отводными транспортерами, подъемниками, накопителями заго­ товок), устройствами управления, отвода стружки и т. д. При этом технологические процессы, основные механизмы и компо­ новка машин остаются на том же уровне, как и в поточных линиях. Автоматизация позволяет увеличить степень многостаночного обслуживания благодаря встраиванию новых механизмов и уст­ ройств для операций, выполняемых ранее вручную (загрузка и съем заготовок, межстаночная транспортировка и т. д.).

Намечено создать групповую автоматическую линию на базе нескольких поточных линий, каждая из которых включает два последовательно работающих автомата. Намечаемая структурная схема, которая является типовой для подшипниковой промышлен­ ности, была показана на рис. 2, а.

Все полуавтоматы оснащаются автооператорами и единой си­ стемой транспортирования, обслуживающей все пары станков; магазины-накопители в начале линии, транспортер-распредели­ тель, лотковые системы к станкам и между станками и т. д. Стои­ мость каждого полуавтомата около 20 тыс. руб. Коэффициент тех­ нического использования т]ис = 0,85 является типовым.

Каждую пару станков обслуживает один оператор со средне­ месячной заработной платой 125 р.; норма обслуживания налад­ чика — пять станков, что при т]ис = 0,85 соответствует оптимуму [6]. Кроме того, на поточных линиях имеются транспортные (вспо­ могательные) рабочие со среднемесячным окладом около 100 р. (один рабочий на восемь станков). Итого фонд заработной платы на один станок, с учетом дополнительной заработной платы и на­ числений, составляет в год при двухсменной работе 2850 р.

Ориентировочные затраты на автоматизацию, приходящиеся на один станок, около 4 тыс. руб. После автоматизации линию обслуживают одни наладчики, так как операции загрузки-вы­ грузки, межстаночного транспортирования заготовок и готовых колец автоматизируются. Так как и ручная, и автоматическая за­ грузка в многошпиндельных автоматах совмещаются с обработкой, длительность рабочего цикла станков при создании автоматической линии не меняется. Поэтому в проектных расчетах экономической эффективности принимается обычно, что производительность обо­ рудования также не меняется (ср = 1,0). Номинальное сокращение фонда заработной платы также считают при сохранении нормы

4 6

Однако показатели сриом = 1,0; ен = 3,5 будут номинальными только при условии, что внедрение новых механизмов и устройств не приведет к дополнительным отказам оборудования, т. е. авто­ матизированные станки в линии будут работать с прежним коэф­ фициентом технического использования (г)ис = 0,85).

Рассчитаем требования к надежности станков после их авто­ матизации, исходя из условия, что приведенные затраты на авто­

клонении коэффициентов использования г\ИС от номинального зна­ чения т)н = 0,85. В соответствии с оптимальными нормами обслу­ живания можно составить табл. 2.

Если коэффициент использования станков снизится после ав­ томатизации до 0,8, то норму обслуживания для наладчиков не­ обходимо будет снизить до Z = 4, необходимый фонд их заработной платы возрастет в 1,25 раза и т. д. Теоретически возможно и повы­ сить коэффициент использования станков после автоматизации; тогда норма обслуживания— для наладчиков может быть снижена

(при г)ис = 0,9; ZonT = 6; £ (rjIIC) = = 0,8з). Затраты по ин­

струменту и электроэнергии на единицу продукции считаем неиз­ менными (6 == 1).

Подставляя эти данные в формулу (5), получим

Определяя по этой формуле ряд последовательных значений Чис = 0,9; 0,80; 0,75 и т. д., а также соответствующие им значе­ ния £ (чИс)> получим зависимость экономии на приведенных за-

47

тратах от надежности оборудования после его встраивания в ав­ томатическую линию [5 = f (т}ІІС)], которая показана на рис. 18 (кривая а = 1,2). Здесь же приведены аналогичные зависимости для случаев, когда затраты на автоматизацию будут отличаться от ожидаемых (кривые а = 1,15 и а = 1,25). Если уровень надеж­ ности оборудования не изменится (т|нс = 0,85), то при а = 1,2 автоматическая линия даст экономию на приведенных затратах. Ее создание будет целесообразным даже в том случае, если за­ траты на автоматизацию составят не 20, а 25% стоимости основного станочного оборудования (а = 1,25). Однако, если производи­

тельность после автоматизации снижается даже незначительно, автоматическая линия становится неэффективной; при сг = 1,15 допустимым является снижение коэффициента технического ис­ пользования станков только до 0,80, а при а = 1,25 коэффициент технического использования одного станка должен быть не ниже г\яс = 0,84, т. е. никакое снижение производительности недопу­ стимо.

Таким образом, расчет требований к надежности автоматиче­ ских линий подшипниковой промышленности, компонуемых из типовых станков, модернизированных и встроенных в линию, по­ казывает, что автоматизация не должна сопровождаться снижением их производительности и надежности в работе. Если уровень надеж­ ности существенно ухудшится, это приведет не только к снижению производительности, но и к сокращению экономии фонда заработ­ ной платы из-за увеличения количества наладчиков и в итоге — к убыточности автоматизации.

Анализ показывает, что для типовых условий допустимые зна­

48

Требования к надежности механизмов и устройств, встроенных в линии, рассчитываются по формуле

ной машине; частоту их срабатывания (sc); допустимую долю по­ терь данного вида (at) ].

Величины а г и Ѳср. являются объективными для однотипных

линий. Рекомендуемые их значения, как исходные данные для расчета требований к надежности токарных многошпиндельных автоматов, встроенных в линии подшипниковой промышленности, приведены в табл. 3.

Для автоматических линий с гибкой связью пу = q\ если пре­ небречь и межучастковым наложением потерь (w = 1,0), фор­ мула (7) упрощается:

Определим в качестве примера требования к надежности ра­ боты автооператора автомата КА-76 по обработке колец карданных подшипников. Конструктивная схема автооператора приведена на рис. 19, а. Цилиндрическая часть штока питателя входит в от­ верстие заготовки до контакта с дном последней и зажимается ме-

4 9