49

Функциональная структура автоматизированных линий

1. Классификация и компоновка автоматизированных линий

Автоматизированные линии имеют разнообразную структуру и конструктивное исполнение в зависимости от их назначения, уровня автоматизации и конкретных условий применения.

Выбор взаимного расположения и способов связи отдельных машин решается задачами компоновки линий. Одной из самых важных задач компоновки линии является обеспечение высокой производительности как отдельных машин, так и линии в целом.

По характеру транспортных связей между отдельными машинами и распределения между ними запасов почтовых отправлений, которые обрабатываются, автоматизированные линии разделяются на три группы [4]:

– линии с жесткой связью между всеми рабочими позициями (машинами);

– линии с гибкой связью между всеми рабочими позициями;

– линии с полугибкой связью, в которых гибко связаны отдельные звенья машин.

В линиях с жесткой связью при остановке одной из машин, все другие также останавливаются, потому что между ними отсутствуют промежуточные накопители запаса почтовых отправлений, которые в необходимое время могут вводиться в машину.

В линиях с гибкой связью за счет установления промежуточных (буферных) накопителей между всеми рабочими позициями, остановка какой-либо машины не приводит к остановке линии через несвоевременную подачу отправлений к тому времени, пока не исчерпаются или не переполнятся соответствующие накопители.

В линиях с полугибкой связью применяют звенья машин с жесткой связью, между которыми установлены промежуточные накопители. В случае остановки предыдущего звена, следующее звено получает отправление из промежуточного накопителя. Если предыдущее звено работает, а следующее останавливается, то отправления из предыдущего звена поступают в промежуточный накопитель, который находится между звеньями.

Наличие промежуточных накопителей между отдельными машинами или звеньями уменьшает внецикловые потери и повышает производительность линии [2, 5, 10]. На рис. 1 приведены схемы агрегатирования (соединения) машин в линии.

В зависимости от трудоемкости обработки почтовых отправлений на отдельных операционных звеньях, производительности оборудования и программы обработки применяются однопоточные и многопоточные автоматизированные линии с последовательным, параллельным или параллельно - последовательным агрегатированием машин.

При последовательном агрегатировании (однопоточная линия) каждая машина выполняет отдельную операцию или несколько операций, которые не выполняются другими машинами (рис. 1, а). Остановка машины при отсутствии промежуточных накопителей вызывает остановку всей линии. В случае применения в такой однопоточной линии машин с разной производительностью, эффективность линии ограничивается тактом подачи отправлений машины с самой малой производительностью, в следствии чего другие машины будут работать в недогруженном режиме. При такой компоновки значительно сокращается междуоперационная транспортная система за счет отсутствия необходимости распределения отправлений между промежуточными накопителями и согласования последних с машинами.

На рис. 2 приведена структурная схема однопоточной линии обработки письменной корреспонденции фирмы “Telefunken” [4]. Уровень автоматизации этой линии является невысоким в следствие применения операции полуавтоматического кодирования корреспонденции на рабочих местах операторов.

На входе линии машина разборки МРП выполняет селекцию нестандартных по размерам и жесткостью писем. Стандартные письма через буферный накопитель (БН1) поступают к лицовочно-штемпелевальной машине ЛШМ, которая обеспечивает селекцию писем без почтовых марок, лицовки и штемпелевания стандартной корреспонденции, ее накопление в буферном накопителе БН2. Из БН2 корреспонденция поступает по транспортным каналам (ТК) к рабочим местам кодирования (РМК). На рабочих местах кодирования операторы при помощи клавишных пультов выполняют кодирование писем, в соответствии с нанесенным на них отправителем цифровым адресным кодом (почтовым индексом).

В процессе кодирования кодопечатающие устройства наносят на письма флуоресцентный штриховой код [9] (системы кодирования рассматриваются ниже). По результатам ввода адресных признаков, операторами кодирования в управляющее устройство выполняется также предварительная сортировка корреспонденции по интенсивным направлениям у соответствующие им накопители.

Корреспонденция одного из выбранных интенсивных направлений может непрерывно поступать через третий буферный накопитель БН3 и подъемно-транспортирующее устройство (ТУ) в автоматическую письмосортировочную машину (АПСМ). Детальная сортировка по каждому из интенсивных общих направлений выполняется последовательно в соответствии со сменными программами сортировки. Гибкая связь в рассмотренной линии обеспечивается применением буферных накопителей БН1, БН2 и БН3, которые обеспечивают на определенное время работу линии при остановке одной из машин.

На рис. 3 приведена схема компоновки однопоточной автоматизированной линии фирмы “NEC” (Япония) [4]. Как и предыдущая линия, она выполнена путем последовательного агрегатирования с гибкой связью. Существенное повышение уровня автоматизации в этой линии достигается за счет применения системы автоматического кодирования (САК).

Из МРП стандартные письма поступают в ЛШМ, которая оборудована оптико-электрическим устройством выявления наличия цифрового почтового индекса, который наносится на поверхность письма отправителем. При наличии почтового индекса письма из ЛШМ поступают в оптико-электрическую систему автоматического кодирования САК, а при отсутствии индекса – к линии рабочих мест кодирования ЛРМК, которые обеспечивают параллельную многопозиционную обработку. Письма с нечетко написанными цифровыми знаками почтового индекса также поступают из САК к рабочим местам кодирования.

После кодировки письма транспортируются в машину общей сортировки МОС, из которой их соответствующая часть поступает в машину детальной сортировки МДС. Между машинами установлены буферные накопители БН1, БН2, БН3, которые обеспечивают гибкие межагрегатные связи при помощи междуоперационной транспортно -

распределительной системы с устройствами коммутации УК1, УК2, УК3 и объединения потоков писем ПО1, ПО2, ПО3.

Приведенные примеры иллюстрируют состав и взаимодействие основных структурных элементов наиболее распространенных автоматизированных линий, а также усложнения системы междуоперационной транспортировки при применении дополнительных операций обработки.

При параллельном агрегатировании все машины в линии выполняют одни и те же операции (рис. 1,б). Остановка какой-либо машины не вызывает остановку линии, а только уменьшает ее производительность. Параллельно-последовательное агрегатирование машин (рис. 1,в) в многопоточной линии применяется в случае, когда технологические и конструктивные методы повышения продуктивности (дифференцирование и концентрация операций, интенсификация режимов обработки, разделение линий на звенья) не разрешают получить необходимую производительность при применении на каждой операции одной машины. Поэтому на самых трудоемких операциях устанавливаются параллельно функционирующие машины, а при необходимости – на всех операциях. Применение разного количества машин на отдельных операциях в соответствии с длительностью операций позволяет повысить коэффициент нагрузки оборудования в многопоточных линиях.

На рис. 4 приведена схема многопоточной автоматизированной линии централизованной обработки письменной корреспонденции.

На входе и между параллельно соединенными машинами установлены комплексы накопления и распределения (КН), а между последовательно соединенными машинами – буферные накопители БН. Из МРП и ЛШМ корреспонденция последовательно поступает в машины общей сортировки МОС. На этих машинах выполняется сортировка по областным центрам корреспонденции, которая подлежит детальной сортировки в данном центре (зональном узле) и общая сортировка по областным центрам корреспонденции, которая не подлежит детальной сортировки в данном центре.

После машин общей сортировки устанавливается общий для всех этих машин групповой бункер-накопитель (комплекс накопления), из которого одна часть корреспонденции поступает в машины детальной сортировки МДС, а вторая часть (на адрес больших городов и областных центров) – мимо этих машин и через бункер-накопитель в комплексы формирования постпакетов КФП. Сформированные постпакеты поступают через бункер-накопитель в установки сортировки постпакетов (УСПП) по направлениям, в соответствии с расписанием средств их внешней транспортировки. Применение множества средств междуоперационного накопления КН и БН позволяет значительно сократить простои и повысить коэффициент готовности линии [4].

По взаимодействию системы транспортирования с почтовыми отправлениями автоматизированные линии и их отдельные звенья (машины) разделяются на следующие типы [4]:

1. Линии по обработке почтовых отправлений после снятия их с несущего органа (например, при автоматизации операции формирования постпакетов). Недостатком таких линий является увеличение цикла обработки на время взаимодействия машины с системой транспортировки (разгрузки для обработки и загрузки после обработки). Это уменьшает продуктивность линии и усложняет линию за счет необходимости установки автоматических устройств перегрузки.

2. Линии с остановкой почтовых отправлений на рабочих местах во время их обработки без снятия с несущего органа. Система транспортирования таких линий менее сложная, чем у линий первого типа, но требует дополнительных временных и материальных затрат на позиционирование почтовых отправлений. Эффективность применения многопозиционных кольцевых линий такого типа обусловлена возможностью совмещать в них время загрузки или разгрузки одних позиций со временем обработки почтовых отправлений на других позициях.

3. Линии без снятия почтовых отправлений с рабочего органа и их обработка без остановки. Этот тип линии является наиболее эффективным, потому что позволяет совмещать время обработки почтовых отправлений с временем их транспортировки и разгрузки, что обеспечивает высокую производительность. Именно поэтому, в большинстве почтообрабатывающих машин (МРП, ЛШМ, ПСМ) применяется обработка почтовых отправлений таким способом.

При выборе способа компоновки (структуры) и определении параметров автоматизированной линии самыми важными является решений следующих вопросов. [5, 10]:

– выбор способа связи устройства автоматического ввода адресных признаков с АПСМ;

– выбор способа передачи письменной корреспонденции между устройствами и машинами АЛ;

– определение типов и оптимальной емкости средств междуоперационного накопления.

Передача корреспонденции между этапами обработки может выполняться поштучно или партиями. Основными устройствами, которые дополнительно необходимо включить в состав автоматизированной линии вместе с машинами разборки, лицовки-штемпелевания и сортировки письменной корреспонденции при поштучном способе передачи, являются следующие: накопитель (Н), сепаратор (С), устройство транспортирования писем (УТП); при передаче корреспонденции партиями: устройство выгрузки ящиков с корреспонденцией (УВЯ), автоматизированный стеллаж накопления ящиков (АСЯ), конвейер транспортировки ящиков (КТЯ), устройство подачи пустых ящиков в АПСМ (УПЯ); при совместном применении обоих способов: устройство разгрузки писем из ящиков (УРЯ), комплекс формирования постпакетов (КФП), накопитель (накопитель-источник) постпакетов (НПП), устройство автоматического считывания адресных признаков (цифрового почтового индекса) из писем, почтовых карточек и постпакетов.

Компоновка автоматизированной линии с поштучной передачей корреспонденции требует небольшого количества дополнительных элементов, вместе с этим она является менее гибкой с точки зрения коэффициента использования линии по показателям загрузки и надежности .

Компоновка автоматизированной линии с передачей корреспонденции в ящиках (кассетах) требует применения дорогостоящих автоматических устройств выгрузки ящиков из АПСМ и установления на их место пустых, автоматизированного стеллажа с программным управлением для накопления и подачи ящиков к машине детальной сортировки. Вместе с этим, такая компоновка предоставляет значительные возможности адаптации относительно изменения величины и структуры потоков корреспонденции и оптимального размещения оборудования, позволяет проводить поэтапное внедрение автоматизированных устройств оперирования с ящиками[5].

Компоновка линии с жесткой связью АПСМ требует минимального количества элементов межоперационной транспортировки, но приводит к уменьшению числа накопителей, по которым может осуществляться сортировка, значительного снижения продуктивности ТРС машины детальной сортировки. Более эффективной является компоновка АЛ с использованием комбинированной передачи корреспонденции в кассетах (ящиках) и поштучно, которая позволяет использовать преимущества обоих способов передачи. При выборе варианта компоновки учитывается возможность выделения в отдельный комплекс устройства автоматического считывания адресных признаков путем его функционального объединения с кодопечатающим устройством (КПУ) [5,10].

Например, при отделении сложного ЦЧУ, стоимость которого является весомой, в отличии от АПСМ и использование его в комплексе с кодопечатающим устройством, которое наносит на письма двоичный код, цифровой индекс считывается один раз, а последующие этапы сортировки выполняются при помощи относительно простых кодочитающих устройств – КЧУ, которые устанавливаются на АПСМ. Такая компоновка АЛ уменьшает капитальные затраты на ЦЧУ, но требует дополнительных устройств: КПУ, КЧУ и буферного накопителя, в котором совмещаются операции накопления и сепарации. Рассмотренные варианты применения ЦЧУ приведены на рис. 5: а)  схема непосредственного применения ЦЧУ для считывания цифрового почтового индекса в составе АПСМ; б)  схема применения ЦЧУ в составе системы автоматического кодирования (САК – электронный кодировщик) и применения КЧУ в составе АПСМ. На вход 2 устройства ввода (УВ) АПСМ поступает предварительно кодированная корреспонденция, которая после считывания кода вводиться в распределительную систему (РС) ПСМ.

Применение входящего и исходящего буферных накопителей (БН) в составе САК обеспечивает гибкие связи при его агрегатировании в состав автоматизированных линий.