Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ, КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ГПС

711

томатизированной

системой

управления, в

или выполнения какого-либо технологиче­

которой

технологическое

оборудование рас­

ского передела.

положено

в

принятой

последовательности

ГАЗ — ГПС, представляющая собой со­

технологических операций. На ГАЛ можно

вокупность ГАЦ, предназначена для выпуска

изготовлять

широкую номенклатуру

деталей,

готовых изделии в соответствии с планом

близких

по

массогабаритным

характеристи­

основного производства. В состав ГАЗ могут

кам. Транспортная система ГАЛ перемещает

также

входить

отдельно

функционирующие

изготовляемые изделия только по заранее

неавтоматизированные участки и цехи.

определенным

маршрутам.

Гибкость

произ­

По степени автоматизации ГПС подраз­

водства обеспечивается за счет применения

деляют на гибкий производственный ком­

станков с ЧПУ, смены на последних отдель­

плекс (ГПК) - первая ступень и гибкое авто­

ных агрегатов, узлов и многошпиндельных

матизированное производство (ГАП) - вторая

головок, поворота изготовляемой детали на

ступень.

необходимый угол и др.

ГПК

— ГПС, состоящая

из

нескольких

ГАУ — ГПС,

состоящая

из нескольких

ГПМ,

объединенных

автоматизированной

ГПМ,

объединенных

автоматизированной

системой управления (АСУ) и автоматизиро­

системой управления, в которой средства

ванной

транспортно-складской

системой

межоперационного

транспортирования обес­

(АТСС), автономно функционирует в течение

печивают

свободу

адресации

материальных

заданного интервала времени и имеет воз­

потоков и, следовательно, изменения после­

можность встраиваться в систему более высо­

довательности

использования

технологиче­

кой ступени автоматизации.

ского оборудования.

ГАП

— ГПС, состоящая

из

нескольких

В состав ГАЛ и ГАУ может дополни­

ГПК,

объединенных

автоматизированной

тельно входить

отдельно

функционирующее

системой

управления

производством

(АСУП)

технологическое оборудование, не связанное с

и АТСС,

осуществляет

автоматизированный

остальной системой управления или общей

переход на изготовление новых изделий с

транспортной системой. ГАУ служит для вы­

помощью автоматизированной

системы науч­

полнения практически всех видов обработки

ных исследований (АСНИ), системы автома­

(технологических

операций)

при изготовле­

тизированного

проектирования

(САПР) и

нии продукции машиностроения. Из опера­

автоматизированной

системы

технологиче­

ционных ГАУ комплектуются предметные и

ской подготовки производства (АСТПП).

узловые (рис. 4.5.2).

ГПС различаются также по уровню ав­

Предметные ГАУ — системы машин, на

томатизации, каждый из которых характери­

которых

полностью

(комплексно) изготовля­

зуется выполнением системой в автоматиче­

ется (от заготовки до готового изделия) опре­

ском режиме определенных функций (табл.

деленная фуппа изделий, например, втулок,

4.5.1). Уровень автоматизации ГПС во многом

валов, планок, корпусов и т.п. или две группы

определяется уровнем

автоматизации

ГПМ,

изделий и более (тела вращения и корпуса).

из которых комплектуются ГПС. При выборе

Узловые

ГАУ — системы машин, про­

уровня автоматизации ГПС следует руково­

дуктом производства которых являются ком­

дствоваться технико-экономическим расче­

плекты деталей и узлы определенных типо­

том, поскольку чем выше уровень автомати­

размеров. Комплекты изготовляемых

деталей

зации ГПС и входящего в него оборудования,

дополняются со склада недостающими по­

тем выше их стоимость.

купными деталями, а затем они ритмично

В общем случае ГПС включает ряд

поступают

на

автоматизированный

участок

функциональных систем. СОФ — система

сборки.

обеспечения функционирования технологиче­

Операционные ГАУ входят в состав

ского оборудования ГПС — это совокупность

предметных, а последние - узловых.

взаимосвязанных автоматизированных систем,

В ГАУ могут иметься неавтоматизиро­

обеспечивающих

проектирование

изделий,

ванные рабочие места, где выполняются от­

технологическую подготовку их производства,

дельные ручные операции. Например, загруз­

управления ГПС и автоматическое перемеще­

ка заготовок на приспособления-спутники и

ние предметов производства и технологиче­

разгрузка с них выполняется вручную, а дос­

ской оснастки. В СОФ в общем случае входят:

тавка спутников на станках и закрепление их

АСНИ; САПР; АСТПП; АТСС; автоматизи­

в рабочей зоне - автоматически.

рованная

система инструментального

обеспе­

ГАЦ — ГПС, представляющая собой со­

чения (АСИО); система автоматизированного

вокупность ГАЛ и (или) ГАУ, предназначена

контроля (САК); автоматизированная

система

для выпуска изделий заданной

номенклатуры

удаления отходов (АСУО) и т. д. (рис. 4.5.3).

718

Оп.д = Х^э^('"^шт. к) .

(фзМлС,)>(С2 4-£„А),

где Фэ - эффективный фонд использования

/=1

где furr. к - штучно-калькуляционное время на

технологического оборудования

в году, ч; л -

количество оборудования, входящего в состав

обработку детали;

/щт, к == ^уп + ^у + (7'п.з./'«)+

ГПС,

шт.; Аг| - приращение

коэффициента

в

+ ^и (^п.з. -

подготовительно-заключительное

результате применения СОФ ГПС; С\ - стои­

время

наладки

ГПМ

на изготовление

новой

мость 1 ч простоев единицы технологического

партии

деталей,

включает:

ознакомление

с

оборудования,

руб.; Сг

-

себестоимость

об­

чертежом, вызов УП,

подготовку

инструмен­

служивания СОФ ГПС, руб.; Ен - норматив­

тов,

обработку

заготовки

пробной

детали,

ный коэффициент окупаемости

капитальных

внесение коррекции

в

УП,

ввод

программы

вложений; К - капитальные вложения на соз­

контроля детали в систему ЧПУ).

дание СОФ ГПС, руб.

Фактическая

производительность

ГПС

Количество

основного

технологического

меньше номинальной из-за внецикловых по­

терь времени, обусловленных техническими и

оборудования

определяют

дифференцирован­

организационными причинами.

но по моделям. Оборудование выбирают по

Длительность изготовления партии одно­

параметру, который наиболее полно выявляет

именных деталей

Т является

важной

характе­

функциональное

назначение

и

технические

ристикой ГПС, так как этот показатель необ­

возможности

оборудования

данного

типа.

ходим для планирования производства.

Оборудование

должно

быть

взаимозаменяе­

у

т

Л

1

1

мым, что значительно повышает эффектив­

ность работы ГПС.

П .3 1

/

i

шт./

/ ( ^ и . )

+ 71.

Количество

оборудования

п = Р^./Ф^ •

V /=1

)/

J

Рассчитанное

количество

оборудования

ок­

где

Гп.з/ -

подготовительно-заключительное

ругляют в большую сторону до целого числа.

Вместимость

склада-накопителя опреде­

время

изготовления

партии

деталей;

/игг/

-

ляется

суммой объемов

партий

заготовок,

штучное время

изготовления

детали

/-й

пар­

ожидающих

первоначальную

обработку,

и

тии; Аи/ - коэффициент использования обору­

партий заготовок, которые находятся на про­

дования ГПС при

изготовлении

/-й

партии

межуточном хранении перед дальнейшей

об­

деталей; Г^/ - время контроля /-й партии дета­

работкой:

лей.

Аи/ - характеризует потери времени, свя­

занные с техническими отказами оборудова­

ния

и

его простоями

по

организационным

где Мя - число ячеек склада накопителя,

шт.;

причинам во время обработки /-Й партии де­

mj - размер партии запуска заготовок деталей

талей.

уровень

y-jro наименования, шт.; qj - вместимость

Организационно-технический

ГПС

характеризуется

коэффициентом

транспортной тары (среднее число заготовок

у-го типа, укладываемых в тару, шт.); г - число

Ti = l/(l + T^Q+ TQJ , где

Тх.о

-

удельная

(т.е.

партий заготовок, находящихся

одновременно

отнесенная к

1 ч работы ГПС)

длительность

на обработке в ГПС, шт.;

Т^ - среднее время

ожидания партии

заготовок

перед

первона­

технического

обслуживания;

TQ -

удельные

чальной обработкой, смен; Т - среднее время

(т.е. отнесенные

к

1 ч

работы

ГПС)

потери

ожидания партии заготовок перед дальнейшей

времени на организационные причины.

обработкой,

смен;

/Гр =

1,25

-

коэффициент,

Величина

(1 — л)

характеризует

долю

учитывающий неравномерность грузопотоков;

времени, в течение которого ГПС простаивает

К - число рабочих смен в сутки; /ср - среднее

из-за плановых и внеплановых ремонтов,

число операций, необходимых для полной

обслуживания

и

организационных

причин.

размерной обработки j-x

деталей,

шт.;

Ф„

-

Коэффициент Т1 характеризует степень взаим­

номинальный фонд времени в году, дней.

ного соответствия

технологического оборудо­

Число

транспортных

средств.

Условия

вания и СОФ ГПС.

работы АТСС соответствуют условиям работы

Инфраструктура ГПС, (т.е. состав систе­

систем массового обслуживания (СМО) с

мы обеспечения

функционирования), должна

пуассоновским

законом

распределения

вре­

быть ориентирована на повышение г|. При

мени заявок на обслуживание (окончание

этом состав СОФ должен быть обусловлен

обработки на станке детали и деталей, разме­

экономической

целесообразностью

примени­

щенных в транспортной таре).

тельно к условиям конкретного производства,

Интенсивность потока заявок на транс­

т.е.

порт

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ, КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ГПС

719

^ = [7;/27;р(л-«„)] + 2л„,

при \ <Z ^п;

при п^^

<z<n.

где Гер - выборочная средняя станкоемкость

технологической операции, ч, (при групповом

Величина

PQ определяется

из

условий

транспортировании

деталей

Гер = V T^^qj ;

нормировки:

здесь Qj - вместимость транспортной тары);

л

^Р^

=1

при z = 1, 2, 3, ..., п.

«п - число станков, подлежащих переналадке

за расчетный период времени

Г, шт.; п - об­

z=\

щее число станков ГПС.

Среднее

число

обслуживаемых

и

ожи­

Первое слагаемое в формуле

учитывает

дающих обслуживания требований:

операции по подаче деталей (тары с деталями

при групповом способе транспортирования к

1^.

станку и обратно); второе - подачу оснастки к

станкам, когда она выполняется АТСС при

переналадке оборудования.

Длительность

обслуживания заявки за­

Коэффициент

использования

оборудо­

висит от типа транспортного средства (ТС),

вания: Аи.о = 1 ~ (Lcp/n). Коэффициент

про­

его скоростных характеристик и протяженно­

стоя оборудования в ожидании

обслуживания

сти трассы транспортирования.

.Для

машин

циклического

действия

ной

Коэффициент

Аи.о является

интеграль­

(транспортные манипуляторы, краны-штабе-

характеристикой

замкнутой

системы,

леры) длительность обслуживания (мин.) при

которая

характеризует

интенсивность

экс­

двухадресном режиме работы.

плуатации обслуживаемого

ТО. Практически

. 2 ( ,'р+'т +

^и.о равен вероятности того, что данный ста­

'м+'в.п)'

нок будет находится в эксплуатации в любой

где /р, ij - соответственно время разгона и

момент

времени.

Данная

характеристика

справедлива

при

отсутствии

пристаночного

торможения (ТС); t^ - время движения ТС на

(буферного) накопителя. При его наличии во

маршевой скорости; /в.п - время выполнения

избежание простоя

ТО

следует вьщерживать

цикла взять-поставить, мин.

условие

L^<T',

где

Т'

-

среднее

время

Для определения времени обслуживания

обработки детали или транспортного ком­

обычно используют средний путь движения

ТС на маршевой скорости (0,3 - 0,5 длины

плекта, мин.

трассы).

Интенсивность

обслуживания

Если в качестве ТС используются не­

прерывные виды транспорта (конвейеры раз­

Основным

условием

функционирования

личного вида), то АТСС можно рассматривать

АТСС является

р < «т.с,

где

р = Х/ц; 'Ь-.с -

как СМО с неограниченным количеством

число ТС.

обслуживающих

ТС, т.е. л^.с = «», и

при лю­

Входящий поток заявок на обслужива­

бой интенсивности входящий поток требова­

ние исходит из

п

обслуживаемых

объектов

ний начинает немедленно обслуживаться, так

(п > Лт с) и обслуживаемый объект вновь ста­

как в системе имеются свободные ТС.

новится

потенциальным

источником заявки

Гибкость производственной системы. Под

на обслуживание, т.е. находится внутри сис­

гибкостью производственной системы пони­

темы и генерирует ограниченный поток зая­

мается ее свойство переходить в пределах

вок. Поэтому АТСС является типичной замк­

установленных

технических

возможностей

нутой СМО, для которой длина очереди (шт.)

оборудования

из

одного

работоспособного

функционального состояния в другое для

^0=

Ё ( ^ - " т . с И

выполнения

очередного

производственного

задания или новой функции.

определяющим

К

основным

факторам,

где Z ' число заявок на обслуживание (шт.);

гибкость

производственной

системы, можно

отнести:

количество

возможных

переходов

Pz - вероятность того, что в АТСС на обслу­

системы

из одного

работоспособного

состоя­

живании

и в очереди находится z -

требова­

ния в другое; длительность выполнения каж­

ний:

дого из переходов; количество типов деталей,

((«ip^Poj/lzli^-^)]

которое может изготовлять система; количест­

]h4

во

технологических

операций,

закрепленных

"^Т'ПгЛ"-^У-

за

оборудованием;

количество

дополнитель­

ной

оснастки

и

инструмента,

необходимого