Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие
.pdf
141
или при отсутствии, разработка принципиально новых
технологий. В завершении данного этапа выбирается объект
роботизации, который представляет собой технологический
процесс или его часть, в том числе как основные, так и
вспомогательные разнообразные операции. Например,
перемещения, укладка, штабелирование, ростаривание, нанесение
покрытий или рисунков, этикетировка, выбраковка, разделка,
укупорка, очистка или промывка, транспортирование, загрузка,
склеивание, сварка и т.п. Если для выбора объекта роботизации
информации недостаточно, необходимо составить перечень
данных, позволяющих реализовать задание.
2. Классификация предмета производства и
количественная оценка групп изделий. Создается группа изделий,
обладающих общностью конструкторско-технологических
признаков, учитывающих методы захвата, способы ориентации
во времени и пространстве, вид упаковочной тары.
Разрабатываются предложения по унификации и повышению
технологичности предмета производства. Кроме того оценивается
тип производства (массовое, крупносерийное, серийное и т.п.) и
рассчитывается производственная программа выпуска изделий. В
данном пункте оценивается ориентировочная стоимость
трудоемкости роботизируемого химико-технологического
процесса.
3. Разработка транспортно-технологических схем. Выбор
полуфабрикатов, заготовок (если реализуется с помощью ПР
основная технологическая операция) и методов их изготовления.
Предварительный выбор методов обработки (например,
термической), контроль, вида перемещений и других
разнообразных химико-технологических процессов, операций
предшествующих действиям планируемых для выполнения ПР.
Построение и выбор рациональной транспортно-технологической
схемы, призванной обслуживать роботизированный
технологический комплекс, и предварительный выбор его
компоновочной схемы.
142
4. Создание рациональных маршрутов перемещения
полуфабрикатов и изделий. Определение последовательности
выполнения химико-технологических операций, согласно
нормативных документов. Выбор, или если необходима
разработка, полного комплекса средств технологической
оснастки, включающей вид и тип тары, упаковочный материал,
если конечный продукт является готовым предметом
производства.
5. Разработка роботизированных технологических
операций. Основываясь на результаты, полученные после
реализации пунктов 1-4, осуществляется предварительный выбор
ПР из справочников или каталогов. Расчет цикловой
производительности и обоснование надежности
роботизированных технологических операций.
6. Обоснование технико-экономической и социальной
эффективности роботизированных химико-технологических
процессов. Расчет социально-экономической эффективности.
Окончательный выбор ПР, компоновочной схемы РТК и варианта
роботизированного технологического процесса.
7. Разработка технических мероприятий по реализации
роботизированного химико-технологического процесса.
Разработка технологической части проекта РТК, технических
заданий на модернизацию или проектирование специальных
средств и систем управления. Проектирование, изготовление,
приобретение полного комплекса технологического оснащения
РТК. Разработка монтажного плана РТК, его монтаж и отладка.
8. Оформление комплекса документов на
роботизированные химико-технологические процессы.
Оформление технологических документов, нормоконтроль их
содержания, согласование, утверждение и расположение полного
комплекта документации на роботизированные технологические
процессы.
Необходимо заметить, что последовательность и этапы
проектирования могут несколько видоизменяться в зависимости
решаемой конкретной производственной задачи с учетом
стандартов как отраслевых, так и предприятия.
143
4.2. Роботизация действующих производственных
химико-технологических процессов
Во втором подходе, более типичном для роботизации, ПР
внедряется в существующий химико-технологический процесс,
что влечет за собой организацию взаимодействия робота со
смежным оборудованием. Данное взаимодействие иногда ведет к
необходимости изменения технологии изготовления предмета
производства, его конструкции, а иногда даже к перепланировки
производственных площадей. Все сказанное является совсем не
обязательным и весьма сложным процессом (достаточно часто
являющимся экономически невыгодным) поэтому при
роботизации целесообразно избегать такого вида действий. Далее
будут рассмотрены основные принципы роботизации,
позволяющие избежать их.
Следует особо отметить, что на организационно -
методологические мероприятия по роботизации химикотехнологических процессов в значительной степени оказывает
влияние выбор ПР определенного поколения. В последующих
рассуждениях будем иметь ввиду, что планируемый к
применению ПР, для автоматизации конкретного химикотехнологического процесса является первого или второго
поколения, с наиболее простыми по функциональному
назначению элементами адаптации. Данные типы роботов нашли
наибольшее распространение в различных отраслях народного
хозяйства за счет невысокой стоимости, надежности,
универсальности, хороших технических показателей и большой
номенклатуры.
В общем случае эффективность применения ПР
обуславливается:
- степенью рационального выбора объекта роботизации;
- степенью адаптации периферийного технологического
оборудования к условиям совместной работы с ПР;
- степенью соответствия основных показателей предмета
производства техническим условиям после реализации на РТК;
144
- степенью рационального выбора транспортно -
технологической схемы роботизированного технологического
процесса и компоновки РТК;
- степенью рационального выбора средств роботизации,
т.е. ПР, периферийного оборудования и устройств
транспортирования;
- степенью рациональной организации управляющей
системы РТК в целом и оптимального совмещения
(согласования) систем управления внутри него;
- соблюдение основных принципов организации
производственных процессов с участием РТК
(пропорциональность, ритмичность, непрерывность,
прямоточность и т.п.);
- наличием и степенью подготовки персонала к
эксплуатации РТК ;
- суммой затрат на приобретение или разработку,
изготовление, монтаж, отладку, программирование и
эксплуатацию средств роботизации;
- временем внедрения РТК;
- степенью загруженности РТК и в конечном счете
уровнем производительности.
На уровне создания роботизированного химикотехнологического процесса можно выделить ряд характеристик,
основополагающих действий, без которых невозможно
эффективно организовать работу РТК. К ним целесообразно
отнести:
- выбор объекта роботизации с учетом особенностей
пищевой и химической промышленности;
- рациональная организация компоновочной схемы РТК, с
учетом транспортно-наполнительной системы и оптимальной
организации потоков;
- выбор ПР для конкретн ой компоновочной схемы с
учетом специфических свойств предмета производства пищевой
и химической промышленности.
Рассмотрим последовательно каждый из этапов
роботизации.
145
4.2.1. Выбор объекта роботизации
Объектом роботизации могут быть химикотехнологические операции, переходы и в целом процессы, как
основные, так и вспомогательные, где экономически эффективно
или целесообразно использование ПР. Выбор объекта
роботизации осуществляется на основе комплексной оценки
технических, экономических и социальных факторов. Отбор
объектов роботизации на предприятии осуществляется
комиссией специалистов-экспертов, включающих инженернотехнических работников предприятия в области автоматизации,
технологии, экономике и охране труда. Причем приоритет в
отборе имеют объекты, связанные с наличием опасных для жизни
и вредных для здоровья условий труда. Это в первую очередь
относится к химической промышленности и частично пищевой
(наличие высоких температур, значительная запыленность и т.п.)
Если объектом роботизации является химико-технологический
процесс - необходимо учитывать следующие специфические
особенности пищевой и химической (малотоннажной
многоассортиментной) промышленности:
- массовый выпуск продукции при достаточно широком и
разноплановом ассортименте штучных изделий;
- высокая производительность основного технологического
оборудования, при незначительной продолжительности рабочего
цикла выпуска единицы продукции;
- в большинстве своем вид штучной продукции
практически не меняется в течение длительного времени;
- готовая продукция, как правило, укладывается и
упаковывается в соответствующую тару, приспособленную для
определенного вида предмета производства;
- конечная продукция в большинстве своем обладает
заниженными физико-механическими свойствами;
- большое разнообразие форм и размеров готовых изделий;
- наличие разноплановых неблагоприятных условий труда;
146
- сезонность и неравномерность загрузки технологического
оборудования;
- завышенные гигиенические требования , предъявляемые к
полуфабрикатам и готовым изделиям;
- наличие противоречия между достаточно развитой
системой транспортно-конвеерных сетей и высоким процентом
выполняемых вручную вспомогательных операций (загрузка
сырья, мойка и чистка оборудования, упаковка, оформление,
отгрузка, отбор и анализ проб, укладка готовых изделий в тару,
штабелирование тары и т.п.).
Если объектом роботизации является химико-технологическая
операция или переходы - необходима их оценка по ряду
критериев, позволяющих более качественно данный процесс
реализовать. К последним можно отнести:
- рассматриваемая операция должна быть физически
исполнима для ПР;
- при выполнении операций робот не должен принимать
сложных самостоятельных решений;
- применение робота для выполнения операции должно
быть экономически обоснованным или направлено на вывод
работающих из вредных (опасных) условий труда, даже если это
экономически не выгодно.
В плане физической исполняемости рекомендуется
следующее:
- длительность рабочего цикла ПР должна составлять более
5-6 с;
- объем рабочей зоны не превышать 30-40 м3;
- линейные перемещения должны быть (для погрузочно-
разгрузочных работ): горизонтальные не менее 0,5 м,
вертикальные не более 1,5 м (исключениями могут быть
портальные ПР большой грузоподъемностью);
- минимальная точность позиционирования должна быть
для: погрузочно-разгрузочных работ выше 2 мм, всех остальных
целесообразнее, чтобы не превышала 0,1 мм (при
грузоподъемности до 5 кг). При более высокой грузоподъ емности
погрешность позиционирования необходимо рассчитывать;
147
- масса манипулируемого объекта при погрузочно-
разгрузочных работах должна лежать в пределах от 5 до 500 кг;
- избегать операций, где нельзя исключить
неопределенность положения и ориентацию заготовок,
полуфабрикатов и готовых изделий;
- избегать операции, где объем партии не более 25 единиц,
а номенклатура превышает более 10 - 15 наименований.
Кроме того, применительно к пищевой и химической
промышленности особое влияние следует обратить на способы
захватывания предмета производства, с целью предупреждения
деформации изделий и обеспечения санитарно-гигиенических
норм. Так, например, для пирожных, мягких конфет, творожных
сырков, ряда мясных полуфабрикатов и изделий химической
промышленности с заниженными физико-механическими
свойствами и т. п., целесообразнее использовать
поддерживающие или адаптивные ЗУ. Для полимерных изделий,
обладающих высокими физико-механическими свойствами, а
также восстанавливающие свою форму после деформации,
например различных видов карамели, хлебобулочных изделий,
колбас, продуктов расфасованных в жесткую тару и т.п. можно
рекомендовать разнообразные пневматические захватные
устройства и схваты. Классификация ЗУ достаточно подробно
рассмотрена во второй главе. Для более качественного выбора
ЗУ, необходимо более тщательное изучение характеристик
предмета производства (полуфабриката), как объекта
манипулирования. С этой целью можно предложить следующую
структуру анализа, состоящую из трех разделов:
1. Характеристики объекта (изделия):
- тип основной формы, определяющий его вид - пластина,
стержень, куб и т.п.;
- тип частичной формы, отдельных его более мелких
частей - выступы, впадины, отверстия, пазы и т.п.;
- вес - общий вес, центр тяжести, весовое распределение,
плотность и т.п.;
- физико-механические свойства:
148
- подверженность деформации - мягкость, твердость,
модуль упругости, пластичность и т.п.;
- повреждаемость - ломкость, хрупкость, износостойкость,
специальные покрытия, состояние покрытия и т.п.;
- специальные характеристики - пластоэластичность,
адгезионность, высокая точность и плоскостность, коэффициент
температурного расширения, магнитные свойства и т.п.;
- устойчивость - на опрокидывание, количество
равновероятностных расположений объекта, коэффициент
качения и скольжения и т.п.
2. Характер расположения объекта:
- условия расположения объекта - плоскость, желоб, ящик,
углубление, опора, подвеска, устройство и т.п.;
- распределение объектов - с промежутками, группой
вплотную, навалом и т.п.;
- место располож ения - неопределенное, точное,
направленное, регламентное и т.п.;
- тип расположения - жесткозакрепленное, свободное,
нежестко фиксированное и т.п.;
- способность к ориентации – не ориентируемые,
способные к ориентации, легкоориентируемые, не требующие
ориентации;
- вид ориентации - без ориентации, промежуточная
ориентация, окончательная.
3. Характеристики рабочего пространства:
- размеры рабочего пространства - высота, ширина, длина,
глубина, величина пространственного угла и т.п.;
- характер препятствий в рабочем пространстве -
отсутствие препятствий, наличие неподвижных препятствий,
наличие перемещающихся препятствий, наличие
видоизменяющихся препятствий и т.п.;
- характеристики рабочей среды - температура, влажность,
запыленность, загазованность, наличие масел, воды, полей
электрических, магнитных, электростатических и т.п.
Представленная выше структура анализа может быть
использована и для конструирования ЗУ.
149
В плане возможности принятия решений следует учитывать
следующее:
- избегать операций, где невозможно заранее определить
альтернативные действия ПР;
- отказаться от роботизации операций, для которых от ПР
требуется выполнение более 5 альтернативных действий
произвольного порядка;
- исключить операции, на которые отсутствуют стандарты
на технологию производства, на полуфабрикаты и готовую
продукцию, тару и т.п.;
- избегать операции, в которых идентификация, состояние
и ориентация заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий
могут быть не однозначны;
- отказаться от операций на которых невозможно измерить
критические параметры, как процесса, так и заготовок,
полуфабрикатов и изделий;
- исключить операции, где в результате формообразования
или других химико-технологических процессов, у объекта
манипулирования могут возникнуть значительные отклонения
(выше норм) формы, размеров, физико-механических свойств,
химического состава и т.п.
В заключение можно сказать, что значительно проще
роботизировать жесткую, упорядоченную химикотехнологическую операцию, где ПР работает в строго
определенной технологической обстановке со стандартными
изделиями, заданного типа-размера, определенным образом
меняемыми с необходимой периодичностью. При этом заметим,
что использование адаптивных ПР значительно упрощает
организацию процесса автоматизации. Поэтому в конкретном
случае необходимо оценивать целесообразность применения того
или иного поколения ПР.
Экономическое обоснование целесообразности
роботизации будет рассмотрено в одной из последующих глав.
В результате комплексной автоматизации
(с использованием ПР) в целом предприятия, цеха, линии и т.п.,
150
могут появиться несколько объектов роботизации, поэтому
возникает необходимость в оценке их ранга предпочтительности
с точки зрения процесса внедрения (табл. 14). С этой целью
можно порекомендовать следующую методику, состоящую из
характерных этапов.
1-й этап заключается в определении значимости факторов
комплексной оценки производства. Рекомендуется следующий
состав факторов:
- необходимость улучшения условий труда работающих,
снижения опасности травматизма и профзаболеваний, а также
затрат, обусловленных действием неблагоприятных
производственных факторов;
- определение степени тяжести труда, характеризующееся
параметрами: мышечная нагрузка, монотонность, темп работы,
действие на организм работника вредных производственных
условий и в конечном счете изменение характера труда;
- необходимость повышения качества продукции, за счет
исключения влияния на процессы (операции) субъективных
факторов и точного соблюдения технологического регламента
работ;
- необходимость повышения производительности
оборудования и увеличения выпуска конечной продукции;
- повышение коэффициентов сменности и загрузки
технологического оборудования;
- необходимость решения проблем текучести и нехватки
кадров, повышение престижности профессий;
- возможность внедрения средств роботизации с
минимальными объемами модернизации существующего
технологического оборудования (основного и вспомогательного),
вида и объема тары, транспортных систем и т.п.;
- необходимость снижения потерь готовой продукции,
сырья упаковочных материалов и т.п.;
- возможность внедрения средств роботизации с
минимальными объемами перепланировок производственных и
вспомогательных помещений и привлечение дополнительных
производственных площадей;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]