bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

приспособлений-спутников и комплектов инструментов. Тележка-манипулятор перемещается по рельсовому пути и перевозит заготовки (установленные на двух ПС) от станции загрузки до многоместного накопителя, готовые детали от накопителя до станции загрузки или разгрузки, комплекты инструмента от станции загрузки до накопителя, а также использованные комплекты инструмента на станцию разгрузки.

Автоматизированный склад 3 имеет 182 ячейки, которые обслуживает кранштабелер. Отделение подготовки приспособлений-спутников 2 служит для наладки и сборки приспособлений-спутников с помощью универсально-сборных приспособлений. Собранные рабочими спутники направляются в автоматизированный склад.

Управляющий вычислительный комплекс 7 обеспечивает эффективную организацию технологических процессов обработки заготовки и управление ими в реальном масштабе времени, а также выдачу информации о текущем состоянии технологических процессов и о работе ГАУ в целом. ГАУ для обработки деталей типа тел вращения предназначен для эксплуатации в условиях среднесерийного производства. В состав ГАУ входят токарные полуавтоматы с ЧПУ и многоцелевые станки сверлильно-фрезерно-расточной группы. При необходимости ГАУ дополняется шлифовальным, зубообрабатывающим и другим оборудованием, что позволяет изготавливать на них до 90% всей номенклатуры деталей типа тел вращения.

19.5. Гибкие автоматические линии (ГАЛ)

Гибкая автоматическая линия в отличие от традиционной автоматической линии (АЛ) может переналаживаться на обработку новой детали, а также перестраиваться на выпуск заранее неизвестных деталей, близких по технологии обработки ранее изготавливающимся деталям. За основу выбора структурнокомпоновочных схем ГАЛ принимается групповой технологический процесс обработки. Обычно ГАЛ используется для обработки семейства подобных деталей, например блоков цилиндров 6-, 8- и 10-рядных и их модификаций одного типа двигателя. Технологический процесс строится так, чтобы операции, связанные с переналадкой оборудования, выполнялись на определенных станках или позициях ГАЛ. В этом случае переналаживаемое оборудование оснащается УЧПУ, устройствами автоматической смены инструмента и многошпиндельных головок и другими механизмами.

Характерные особенности ГАЛ по сравнению с традиционными АЛ следующие:

1)более широкое применение средств вычислительной техники (УЧПУ, программируемых командоаппаратов) для управления работой и переналадкой оборудования;

2)использование на отдельных рабочих позициях револьверных головок со сменным инструментом или инструментальными блоками (рис. 19.8); сменных шпиндельных коробок для многоинструментальной обработки, установленных на поворотных столах, транспортных или других устройствах;

3)включение в состав линии унифицированных узлов, оснащенных УЧПУ,

шпиндельной коробки входит в зацепление (посредством муфты) со стационарным приводом главного движения.

Эффективная эксплуатация ГАЛ невозможна без диагностирования состояния оборудования, без развитых систем поиска и локализации отказов. Применяют функциональные и тестовые методы диагностирования. Функциональное диагностирование выполняется в процессе функционирования ГАЛ с помощью специальных встроенных средств контроля, позволяющих оперативно реагировать на нарушения работоспособности. Тестовое диагностирование позволяет определять скрытые отказы, которые не влияют в данный момент на работоспособность оборудования ГАЛ, но их накопление приводит к снижению надежности всей системы. Тестовые методы особенно важны на режимах профилактики и наладки ГАЛ, а также при выполнении ремонтных операций.

Автоматизация диагностирования ГАЛ осуществляется с помощью управляющих ЭВМ и программируемых контроллеров, которые должны иметь: дискретные и аналоговые входы для связи с датчиками системы автоматизированного контроля; специализированный язык программирования, позволяющий строить сложные диагностические программы; развитое программное обеспечение для выполнения алгоритмов диагностирования и для вывода на экран дисплея соответствующей информации в наглядной форме.

Реальная производительность ГАЛ определяется коэффициентом технического использования, характеризующим соотношение времени производительной работы оборудования и времени его простоев в процессе выполнения наладочных операций и восстановления работоспособности, простоев по организационным причинам. Важнейшая задача в области дальнейшего совершенствования ГАЛ — повышение этого коэффициента, так как для большинства линий он в настоящее время составляет 0,6…0,7.

19.6. Управление ГПС

Управление ГПС реализуют комплексные многофункциональные иерархически построенные автоматизированные системы управления (АСУ), в которых можно выделить две функциональные составные части: управления технологическими процессами (АСУ ТП) и организационно-технологического управления (АСУ ОТ). Первая решает задачи группового управления технологическим и транспортным оборудованием, а вторая — задачи планирования, диспетчеризации и учета хода производства. Обе составные части АСУ ГПС тесно взаимосвязаны между собой как аппаратными, так и программными средствами. Набор решаемых ими задач в различных ГПС может варьироваться.

АСУ ТП предназначена для выработки управляющих воздействий на комплексы (группы) основного и вспомогательного оборудования ГПС, передачи управляющих программ и другой требуемой информации в устройства локального управления (системы ЧПУ оборудованием, устройства электроавтоматики), приема информации от устройств локального управления, а также для организации хранения в памяти ЭВМ библиотек управляющих программ и всей необходимой технологической документации. Она должна обеспечивать непосредственное групповое управление металлорежущими станками, машинами заготовитель-

ного производства, сборочными и сварочными автоматами, кузнечно-штам- повочным оборудованием, роботами, контрольно-измерительными установками, транспортными средствами, автоматизированными складами и другими функциональными модулями ГПС в реальном масштабе времени. В состав АСУ ТП входят модули локального управления, средства информационно-изме- рительной и вычислительной техники.

В ГПС программное управление обеспечивает функционирование оборудования в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой и возможность изменения процессов функционирования при смене программы. Последовательность действий оборудования и его рабочих органов определяется функциональными программами. Управляющие программы для систем числового и циклового программного управления оборудованием задают исходные данные для функциональных программ ЭВМ. Совокупность обслуживающих программ, которые обеспечивают управление работой ЭВМ, составляют операционные системы.

Главная проблема, возникающая при разработке системы группового управления оборудованием ГПС, — обеспечение взаимодействия устройств локального управления с ЭВМ. Решение этой проблемы связано с унификацией и стандартизацией программно-аппаратных интерфейсов (физического, логического и информационного).

Физический интерфейс определяет способ электрического и механического сопряжения ЭВМ и локальных устройств управления. Широко используются последовательные интерфейсы. Параллельные интерфейсы пригодны для передачи данных на малые расстояния (до 5…15 м).

Логический интерфейс определяет способ передачи информации (протокол обмена информацией) по каналу связи: способ установления и прекращения сеансов связи, размер передаваемых сообщений, процедуру контроля передаваемых данных.

Информационный интерфейс определяет состав и формат передаваемых по каналу связи сообщений, т.е. язык информационного обмена между ЭВМ и локальными устройствами управления. Примеры информации, передаваемой от ЭВМ:

•управляющие программы и подпрограммы;

•модули программного обеспечения;

•тестовые программы;

•данные о параметрах станка, начальных координатах обработки, величинах корректирования;

•данные об инструменте и режимах резания;

•различные команды;

•тестовые сообщения для вывода на дисплей оператора.

Примеры информации, передаваемой от локальных устройств управления: отредактированные управляющие программы, подпрограммы и модули программного обеспечения; запросы; данные о состоянии оборудования и локальных устройств управления; подтверждение выполнения команд.

При стыковке ЭВМ с локальными устройствами управления используются также дополнительные коммуникационные системы, выполненные на базе микропроцессоров. Такие системы в составе локальной вычислительной сети мо-

гут одновременно выполнять функции терминалов, с которых оператор вызывает требующиеся управляющие программы, вводит данные о ходе производства, состоянии оборудования и инструмента, делает различные запросы.

АСУ ОТ выполняет переработку производственной информации в соответствии с выдаваемыми оператором или АСУП задачами производственной программы и оперативной обстановкой на производстве. При этом осуществляется стратегическое, тактическое и оперативное управление ГПС.

Стратегическое управление заключается в составлении производственных планов на месяц или на более длительный период времени с учетом наибольшей загрузки оборудования, минимума переустановов обрабатываемых заготовок и минимума транспортных операций.

Тактическое управление обычно имеет дискретность действий один рабочий день (две или три рабочие смены). Вмешательство в работу ГПС на тактическом этапе управления приводит к модификации номинального производственного плана, разработанного на стратегическом этапе. На основании данных о ходе производственного процесса определяется целесообразность вмешательства в работу ГПС и, в случае необходимости, проводится это вмешательство для компенсации отклонений действующего производственного процесса от номинального планируемого. Планы корректируется также при появлении срочных заказов, при внеочередном ремонте оборудования, при отсутствии заготовок и при других непредвиденных событиях.

В ходе оперативного управления выполняются оперативное планирование производства с учетом директив тактического этапа управления, диспетчеризация производства в соответствии с плановым заданием, управление технологической подготовкой производства, взаимодействие всех иерархических уровней АСУ ГПС, сбор информации о состоянии производственного процесса, о работе служб и подразделений.

Для выполнения многочисленных ответственных задач АСУ ТП и АСУ ОТ разрабатывают огромное количество весьма сложных в методическом и структурном отношении алгоритмов и программ. Их реализация связана с формированием однородных уровней принятия решений, с выделением нескольких уровней в иерархических структурах. Каждому уровню соответствует свой комплекс задач и состав технических и программных средств. На рис. 19.11 приведен вариант трехуровневой структуры АСУ ГПС.

Первый уровень содержит локальные средства управления, контроля и диагностирования функциональных модулей ГПС. Этот уровень осуществляет выполнение задач внутримодульного управления технологическими процессами (с оптимизацией режимов обработки), транспортирования, складирования, обеспечения технологической оснасткой, удаления отходов производства. Он реализуется с использованием микропроцессорных систем ЧПУ и устройств электроавтоматики, которые взаимодействуют с ЭВМ других уровней и могут при необходимости взаимодействовать между собой.

На втором уровне синхронизируется работа компонентов ГПС, решаются основные задачи группового управления оборудованием и АСУ ОТ. Управляющевычислительный комплекс (центральная ЭВМ) может оптимизировать процессы управления с использованием информационной и динамической моделей ГПС.

В качестве примера рассмотрим выполнение некоторых задач диспетчеризации производства, т.е. комплекса мероприятий, осуществляемых ЭВМ и оператором, которые направлены на обеспечение выполнения производственного задания.

Производственное задание, полученное от подсистемы планирования, представляет собой частично или полностью упорядоченное расписание производственных и технологических операций. АСУ ОТ обеспечивает, в качестве одной из своих функций, управление заданной последовательностью операций, синхронизируя операции во времени и осуществляя возможность изменения заданного расписания при изменении производственных обстоятельств.

По различным причинам в производственный процесс вносятся случайные возмущения, которые необходимо компенсировать для повышения ритмичности работы ГПС и обеспечения условий стабильного выпуска продукции. При изменении технологических маршрутов механообработки можно варьировать оборудование, режущий инструмент, оснастку и обрабатываемые заготовки. Эффективным средством повышения устойчивости производства в условиях ГПС является реализация многовариантных технологических процессов.

Распространены два метода задания расписания производственных и технологических операций, обеспечивающих маршрутную гибкость: 1) метод потенциальной гибкости и 2) метод активной гибкости. При методе потенциальной гибкости разрешение на использование альтернативных технологических маршрутов дает оператор ГПС только в экстремальных обстоятельствах. Выбором маршрута оператор управляет в реальном масштабе времени. При методе активной гибкости допускается использование нескольких технологических маршрутов для обработки идентичных деталей за счет маневрирования ресурсами. Выбор маршрута выполняет ЭВМ по алгоритму поиска требуемого ресурса. Такой подход предъявляет повышенные требования к уровню автоматизации оборудования ГПС и, прежде всего, транспортного оборудования, требует увеличения количества режущего инструмента на рабочих позициях. Он основан на принципах групповой технологии.

Поскольку производственное задание составляется по априорным или статистическим данным трудоемкости механообработки, то возможны отклонения фактической трудоемкости от расчетной, поэтому в ходе оперативного планирования и диспетчеризации приходится определять реальные затраты времени на выполнение технологических операций (например, время обработки партии корпусных деталей часто составляет несколько рабочих смен). По времени обработки первых деталей можно более точно планировать работы на оставшийся период времени.

Мониторинг производственного процесса — это непрерывное слежение за ходом выполнения производственного задания. Время, оставшееся до конца планового периода, сопоставляется с трудоемкостью выполнения оставшейся части задания. Результат сравнения отображается на экране дисплея оператора.

Диспетчеризация связана также с управлением материальными потоками заготовок, полуфабрикатов, готовых деталей, комплектов режущего инструмента и технологической оснастки. При этом выбирается маршрут движения объектов транспортирования, координируется работа автоматизированной транспортноскладской системы и технологического оборудования в ходе выполнения произ-