6.4. Организация автоматизированного производства

Автоматизация производства - это процесс, при котором все операции или преобладающая часть операций, требующих физических усилий рабочего, передаются машинам и осуществляются без непосредственного участия рабочего. За рабочим остаются лишь функции наладки, надзора и контроля.

Автоматизация производственного процесса достигается путём использования систем машин – автоматов, представляющих собой комбинацию разнородного оборудования и других технических устройств, расположенных в технологической последовательности и объединённых средствами транспортировки, контроля и управления для выполнения частичных процессов производства изделий.

Различают четыре основных направления автоматизации.

Первое направление – внедрение полуавтоматических и автоматических станков. Наивысшим достижением этого направления являются станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они работают по заданной программе без непосредственного участия человека и изготавливают различные детали или выполняют определённые производственные операции. Использование станков с ЧПУ позволяет повысить производительность труда на каждом рабочем месте в 3-4 раза.

Второе направление – создание комплексных систем машин с автоматизацией всех звеньев производственного процесса. Примером комплексных систем машин являются автоматические линии. Автоматическая линия представляет собой объединение в единое производственное целое систем машин – автоматов с автоматическими механизмами и устройствами для транспортировки, контроля, накопления заделов, удаления отходов, а также управления.

Высшим достижением этого направления является использование автоматических роторных линий. Роторная линия оснащена специальным оборудованием на основе роторных машин и транспортирующих устройств. Во вращающемся цилиндре-роторе делают столько гнезд, сколько по технологии нужно операций для полного изготовления детали. Установленная деталь на особом приспособлении направляется навстречу орудиям обработки. Поворот по кругу гнезда с деталью означает завершение одной операции и переход к следующей. Роторные линии полностью исключают транспортные операции, не требуют переналадки инструмента, пока идёт обработка одной и той же детали.

Преимуществом роторных линий является также то, что на каждой из них одновременно можно обрабатывать несколько разных деталей. Для этого в разных позициях ротора устанавливаются разные инструменты.

Третье направление – конструирование и производство промышленных роботов, выполняющих в производственном процессе функции, подобные человеческой руке. Промышленный робот – это многоцелевая технологическая система, которая способна выполнять за человека ручные универсальные операции во всём их многообразии, а также решать одновременно сложные логические задачи, остававшиеся до недавнего времени монополией человеческого ума. Для этого промышленный робот наделяют некоторыми способностями: слухом, зрением, осязанием, памятью, а также способностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внешней среде.

Промышленные роботы заменяют людей у станков с ЧПУ там, где применяется монотонный ручной труд, где работают с радиоактивными, токсичными, взрывоопасными веществами, в сложных температурных условиях, в условиях повышенной вибрации, шума, загрязненности воздуха, в стесненных местах и т.д. Разнообразие технологических процессов и условий производства предопределяет наличие различных типов роботов.

Кроме того, в автоматизированном производстве используют робототехнические комплексы (РТК). Простейшим РТК является роботизированная технологическая ячейка (единица роботизированного оборудования), в которой выполняется некоторое количество вспомогательных технологических операций. Более крупным РТК является роботизированный технологический участок (несколько роботизированных единиц оборудования). На нем выполняется ряд технологических операций. Если операции осуществляются в едином технологическом процессе, то комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию. РТК используют для выполнения различных работ, в том числе для механической обработки, сварки, кузнечно-прессовых работ и т.п. Использование РТК имеет следующие преимущества:

1. Удобство эксплуатации, так как пульт слежения обеспечивает вывод информации о ходе технологического процесса в реальном режиме времени, а дисплей обеспечивает высокое качество отображения данных;

2. Высокое качество обработки изделия;

3. Гибкость, то есть смена заготовки, оснастки, детали, инструмента производятся легко путем выбора программы с помощью ручного пульта . Причем за счет большой емкости памяти новые программы могут вызываться без задержек;

4. Надёжность и безопасность, так как РТК быстро восстанавливается после сбоев, а технологический процесс обработки осуществляется внутри камеры, выполненной из прочных материалов.

5. Эффективность, так как РТК разработаны с учетом быстрой переналадки и высокой скорости выполнения цикловой обработки.

Четвёртое направление – развитие компьютеризации и гибкости производств и технологий. Гибкое автоматизированное производство – это такое производство, которое позволяет за короткое время и при минимальных затратах, на одном и том же оборудовании, не прерывая производственный процесс и не останавливая оборудование, переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей оборудования.

Основной показатель – степень гибкости можно определять затратами времени и необходимыми дополнительными расходами при переходе на выпуск новой продукции, а также широкой номенклатурой выпускаемой продукции. В гибком автоматизированном производстве работа всех компонентов (технологического оборудования, транспортных и складских систем, участков комплектования программами, инструментом, приспособлениями, заготовками и т.д.) синхронизируется как единое целое системой управления, обеспечивающей быструю перестройку технологии производства при смене объектов производства.

Составными элементами гибкого автоматизированного производства являются: гибкие производственные комплексы (ГПК), автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) и автоматизированная система управления предприятием (АСУП). Гибкий производственный комплекс – это группа оборудования с высокой степенью автоматизации, предназначенная для обработки различных заготовок , выпускаемых малыми и средними партиями. Элементарным компонентом ГПК является гибкий производственный модуль (ГПМ). Гибкий производственный модуль – это легко переналаживаемая и автономно функционирующая единица автоматизированного оборудования с ЧПУ, где загрузка заготовок и удаление обработанных деталей ведутся с помощью роботов, автоматизированы замена инструмента и удаление стружки, подача охлаждающей жидкости, контроль и диагностика неисправностей. ГПК включает в себя в различных сочетаниях оборудование с ЧПУ, РТК, ГПМ и различные системы обеспечения их функционирования.

Гибкий производственный модуль способен обрабатывать ряд различных деталей (от 2 до 200 наименований и более), иметь устройство, определяющее срок службы инструмента, его поломки, ставить диагноз неполадок в работе.

Как правило, в ГПК включается несколько ГПМ. Около 40% мирового парка ГПК включают до 5 модулей, треть парка – от 6 до 10, а остальные – по 11 модулей и больше.

Более крупной производственной единицей является гибкий производственный участок, который включает несколько ГПК, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующих в течение заданного времени.

ГПК и ГПУ создаются в механообрабатывающих цехах мелкосерийного и единичного типов производства. Во всех случаях, как правило, технологические операции не синхронизированы. Поэтому невозможно достигнуть непрерывности обработки деталей и работы оборудования. Обработка деталей ведется параллельно-последовательно, детали с одной операции на другую передаются поштучно промышленным роботом, обслуживающим технологическое оборудование.

РазРРРрРнкшгукенк