Роботизация промышленных производств

Роботизация технологического процесса необходима для по­вышения интенсивности производства промышленной продукции Применение робототехники высвобождает вспомогательных ра­бочих для основного производства, сокращает удельные затраты, улучшает условия труда, повышает его интеллектуальный уровень, сокращает объем монотонного труда, повышает качество продук­ции, оптимизирует загрузки оборудования, способствует автома­тизации оборудования и применению принципиально новых тех­нологических процессов, сокращает сроки освоения новой про­дукции.

Промышленный робот — это автоматическая машина, пред­ставляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления и предназначенная для выполне­ния в производственном процессе двигательных и управляющих (функций, заменяющих аналогичные функции человека.

Одно из основных достоинств промышленных роботов — воз­можность их быстрой переналадки для выполнения различных операций, поэтому наиболее эффективным является применение роботов в условиях частой смены объектов производства в сочета­нии со станками с ЧПУ.

По конструктивно-технологическому признаку промышленные роботы делятся на две группы: производственные и подъемно-транспортные. Производственные роботы составляют около 20 % мирового парка роботов, а подъемно-транспортные соответственно около 80 %.

К первой группе относятся роботы, непосредственно участву­ющие в технологическом процессе в качестве производящих или обрабатывающих машин. Примером могут служить роботы для трубо- и профилегибочных работ, роботы для сварки, сборки, ок­раски, а также для контроля изделий.

Роботы второй группы используются для выполнения различ­ных транспортно-складских и погрузочно-разгрузочных операций.

В конструкциях ряда промышленных роботов имеется возмож­ность выполнения обоих типов работ. Однако в механообработке в большей степени находят применение подъемно-транспортные ро­боты.

В основе классификации промышленных роботов могут быть использованы следующие признаки:

• степень специализации;

• назначение;

• грузоподъемность;

• число степеней подвижности;

• возможность передвижения;

• способ установки на рабочее место;

• вид системы координат;

• разновидность привода и системы управления;

• способ программирования.

По своему назначению и специализации промышленные ро­боты, применяющиеся в механообработке, делятся на четыре группы:

1. Специальные промышленные роботы — это роботы, предназна­ченные для выполнения какой-либо одной технологической опе­рации или для работы с определенным типом деталей. Они, как Правило, ориентированы на обслуживание узкой номенклатуры технологического оборудования. Такие роботы оснащаются авто­номными системами управления собственным автоматическим циклом или управляются системой ЧПУ обслуживаемого станка. Грузоподъемность их лежит в пределах 5... 500 кг. Примером такого типа роботов являются роботы для загрузки токарных станков валами и фланцами весом до 50 кг.

2. Специализированные промышленные роботы — это роботы, предназначенные для выполнения технологических операций ка­кого-либо вида, например для штабелирования, обслуживания автоматизированных складов, выборки и раскладки деталей, ори­ентированно расположенных в специальной таре и т. д. Грузоподъ­емность таких роботов лежит обычно в пределах 2,5... 500 кг. Ха­рактерным представителем роботов этого типа является японский робот «Кавасаки Юнимейт», предназначенный для выполнении сварочных операций.

3. Целевые промышленные роботы предназначены для выпол­нения одной или нескольких операций, но могут обслуживать станки широкой номенклатуры, выполняя действия сходного ха­рактера, связанные с манипулированием заготовкой и обрабо­танной деталью. Грузоподъемность таких роботов обычно лежит в пределах 20...250 кг. Примером таких роботов может служить загрузочно-разгрузочный робот, предназначенный для обслужи­вания различных токарных станков, но с горизонтальной осью шпинделя.

4. Универсальные промышленные роботы используются для об­служивания оборудования различного технологического назначе­ния, которое в отличие от ранее рассмотренных вариантов может требовать разнообразных приемов при выполнении операций об­служивания. Грузоподъемность таких роботов лежит в пределах 2,5...40 кг.

По грузоподъемности промышленные роботы подразделяют на сверхлегкие (номинальная грузоподъемность до 1 кг), легкие (1...10 кг), средние (10...200 кг) и тяжелые (200... 1000 кг).

По способу установки на рабочем месте промышленные робо­ты разделяют на напольные, подвесные и встроенные.

Основные схемы промышленных роботов приведены на рис. 4.16.

Эффективность роботизации производства определяется в пер­вую очередь сокращением сроков технической подготовки произ­водства (ТПП) и освоения новых изделий. Экономическая эф­фективность сокращения сроков освоения новых изделий и ТПП может быть определена следующим образом.

Обобщенный безразмерный показатель эффективности ТПП при освоении нового изделия (К_о5) выражается так:

К_об = К₁К₂К₃

где К₁— показатель эффективности затрат на ТПП при базовом варианте; К₂ — показатель значимости доли осваиваемого изделия в общем объеме выпускаемой предприятием продукции; К₃ — по­казатель окупаемости затрат на организацию производственно-тех­нологического варианта освоения новой продукции.

Рис. 4.16. Основные структурные схемы промышленных роботов

Эти безразмерные показатели рассчитываются по приведенным ниже формулам:

где р₁ — вероятность завершении ТПП в установленные сроки для рассчитываемого варианта; р₂ — вероятность освоения установо­чной партии новых изделий в установленные сроки; Σ^э —вели­чина возрастания общей эффективности производства в результа­те применения роботизации по рассчитываемому варианту; ΣЗтпп — суммарные затраты на роботизацию по рассчитываемо­му варианту;

где р₃ — вероятность достижения проектной мощности производ­ства нового изделия в заданные сроки; Э' — ожидаемая прибыль от продаж нового изделия; А_год — запланированный годовой объем выпуска нового изделия; Т — срок морального старения осваиваемого изделия; ΣЗпр ~ общие суммарные затраты на се­рийное производство нового изделия;

где П_пр — прибыль предприятия от освоения нового изде­лия; ΣЗоб ~ оборотные средства, затрачиваемые на производство при рассматриваемом варианте освоения нового изделия.

Рис. 4.17. Зависимость технико- экономи­ческих показателей производства от чис­ленности персонала

Роботизация производ­ства дает возможность оп­тимальным образом уста­навливать численность про­изводственного персонала. Весьма важен в обеспече­нии эффективного исполь­зования трудовых ресурсов отбор кадров для коллекти­ва производственного под­разделения, создаваемого для освоения нового изде­лия. Использование работ­ника на той или иной дол­жности определяется его профессиональным уров­нем, а также зависит от ряда других показателей, таких как накопленный опыт, возраст при зачислении на конк­ретную должность, наличие жилья и др.

Зависимость технико-экономических показателей производства от численности персонала приведена на рис. 4.17.