9. Организация поточного автоматизированного и роботизированного производств

В основе автоматизированного производства лежат автоматические линии, которые обладают всеми преимуществами поточного производства, позволяют непрерывность производственных процессов сочетать с автоматичностью их выполнения.

Автоматическая линия (АЛ) — это система машин-автоматов, размещенных по ходу технологического процесса и объединенных системой управления и автоматическими механизмами и устройствами для решения задач транспортировки, накопления заделов, удаление отходов, изменения ориентации.

Автоматические линии служат для выполнения в автоматическом режиме определенных операций (стадий) производственного процесса и зависят от вида исходных материалов (заготовок), габаритов, массы и технологической сложности изготовляемых изделий, поэтому в состав АЛ может входить разное количество оборудования: от 5–10 для изделий средней сложности до 100–150 ед. оборудования при массовом производстве сложных изделий.

В комплекс АЛ входит транспортная система, предназначенная для подачи заготовок со склада к стендам, перемещения подвесного технологического оборудования от одного стенда к другому, для транспортировки со стендов готовых изделий на главную линию или склад готовой продукции.

Выделяют жесткие (синхронные) автоматические линии с характерной жесткой межагрегатной связью и единым циклом работы станков и гибкие (несинхронные) АЛ с гибкой межагрегатной связью. В этом случае каждый станок имеет индивидуальный магазин-накопитель межоперационных заделов. В зависимости от функционального назначения АЛ в машиностроении могут быть заготовительными, механообрабатывающими, термическими, механосборочными, сборочными, контрольно-измерительными, упаковочными, консервационными и комплексными.

По характеру транспортировки изделий, а также по наличию и расположению бункерных устройств различают 5 основных типов автоматических линий:

1) прямоточная автоматическая линия представляет собой систему взаимосвязанных автоматически действующих механизмов с непосредственной передачей полуфабриката с одной рабочей позиции на другую и величиной перемещения изделий, равной расстоянию между рабочими позициями. В таких линиях создаются только технологические заделы;

2) поточные автоматические линии представляют собой ту же систему механизмов, но с постоянным перемещением полуфабрикатов по транспортеру. На таких линиях по мимо технологического существует и транспортный задел;

3) бункерные автоматические линии представляют собой систему отдельных автоматических машин, работающих независимо друг от друга благодаря наличию у каждого бункера (приемника – накопителя);

4) бункерно-прямоточные автоматические линии состоят из нескольких участков автоматически взаимосвязанных работающих механизмов, разделенных бункерами. Полуфабрикаты перемещаются по рабочим позициям на величину расстояния между ними;

5) бункерно-поточные автоматические линии представляют собой такую же систему механизмов, что и бункерно–прямоточные, различия заключаются в том, что полуфабрикаты по рабочим позициям перемещаются постоянно за один ход на величину габаритного изделия.

Автоматическая линия (АЛ) - система согласованно работающих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, размещенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время (такт АЛ).

Роль рабочего на АЛ сводится лишь к наблюдению за работой линии, к наладке и подналадке отдельных механизмов, а иногда к подаче заготовок на первую операцию и снятию готовых изделий на последней операции. Это позволяет рабочему управлять значительным числом машин и механизмов. Характер труда рабочего меняется коренным образом и все более и более приближается к труду техника и инженера.

Основным параметром (нормативом) АЛ является ее производительность. Производительность линии рассчитывают по производительности последнего (выпускающего) станка. Различают технологическую, цикловую, фактическую, потенциальную производительности линий.

Технологическая производительность АЛ определяется по формулам

или, (1)

где t_о - время непосредственной обработки детали (рабочих ходов станка, автомата, линии), т.е. основное время, мин.;

N - количество изделий, изготавливаемых за время tо, шт.

Цикловая производительность АЛ рассчитывается по формулам

или, (2)

где Т_ц - продолжительность рабочего цикла, мин.;

t_в - время холостых ходов рабочей машины, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время, мин.

Потенциальная производительность АЛ рассчитывается по формулам

или , (3)

где t_{об т} - время технического обслуживания поточной линии, мин.

Для большинства автоматических линий продолжительность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в процессе работы машины, поэтому значения технологической и цикловой производительностей являются постоянными величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной работы рабочей машины АЛ чередуются с простоями, вызванными различными организационными причинами. Вследствие этого фактическая производительность АЛ определяется по формулам

или , (4)

где t_{обсл. орг} - время на организационное обслуживание, мин.

Коэффициент общего использования АЛ () характеризует качество работы, уровень эксплуатации и надежности, степень загрузки автоматической линии и может быть рассчитан по формуле

, (5)

где t_пр - время простоя рабочей машины за плановый период (по техническим и организационным причинам), мин.

Такт (ритм) АЛ определяется суммарным временем обработки t_о, временем установки, закрепления и снятия изделия t_в деталей и временем транспортировки изделий с одной позиции на другую t_тр:

.(6)

Обычно на автоматической линии выделяются отдельные участки, и синхронизация их работы обеспечивается по группам операций на каждом участке. Для компенсации отклонений от такта формируются компенсационные заделы.

Особенности организации роботизированного производства

В современных условиях развития автоматизации производства особое место отводится использованию промышленных роботов.

Промышленный робот - это перепрограммируемая автоматическая машина, применяемая в производственном процессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

С помощью промышленных роботов можно объединять технологическое оборудование в отдельные робототехнические комплексы различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов.

Принципиальными отличиями робототехники от традиционных средств автоматизации являются их широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность) при переходе на выполнение принципиально новых операций.

Промышленные роботы находят применение во всех сферах производственно-хозяйственной деятельности. Они успешно заменяют тяжелый, утомительный и однообразный труд человека, особенно при работе в условиях вредной и опасной для здоровья производственной среды. Они способны воспроизводить некоторые двигательные и умственные функции человека при выполнении ими основных и вспомогательных производственных операций без непосредственного участия рабочих. Для этого их наделяют некоторыми способностями: слухом, зрением, осязанием, памятью и т. д., а также способностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внешней среде.

Роботы первого поколения (автоматические манипуляторы), как правило, работают по заранее заданной "жесткой" программе. Например, в жесткой связи со станками, оснащенными ЧПУ.

Роботы второго поколения оснащены системами адаптивного управления, представленными различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением, очувствленными схватами и т.д.) и программами обработки сенсорной информации.

Роботы третьего поколения обладают искусственным интеллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Разнообразие производственных процессов и условий производства предопределяют наличие различных типов роботизированных технологических комплексов (РТК) - ячеек, участков, линий и т. д.

Простейшим типом РТК является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое число технологических операций.

Более крупным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он выполняет ряд технологических операций и включает несколько единиц РТЯ.

Если операции осуществляются в едином технологическом процессе на последовательно расположенном оборудовании, то комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию (РТЛ).

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных складов и связывающих их транспортных промышленных роботов (робоэлектрокаров).

Высшей формой организации производства является создание комплексно роботизированного завода.