1.7.1.4. Основные стадии развития автоматизации производства

Автоматизация производства предусматривает не только полную замену физического труда машинным, но и автоматизацию управления ходом технологического процесса, механизацию обслуживания машин и производственного процесса в целом. Иными словами, автоматизация обеспечивает управление механизированным производством с помощью системы машин и приборов, специальных устройств без непосредственного участия человека.

Можно выделить следующие стадии организации автоматизированного производства в организациях машиностроения.

Первая стадия – использование автоматов без переналадки для производства изделий (деталей) единичных наименований с массовым выпуском или крупных серий.

Здесь полностью автоматизирован рабочий цикл, участие рабочих ограничено обслуживанием станков и их переналадкой.

Вторая стадия – использование автоматических и полуавтоматических станочных линий, обеспечивающих выполнение разнообразных операций обработки деталей, сборки изделий, технического контроля и упаковки.

На таких линиях автоматизирован не только рабочий цикл, но и ряд вспомогательных операций, как перемещение, установка, закрепление деталей (изделий), их упаковка и т.д.

Автоматические линии эффективно используются в организациях автомобильной, тракторной, станкостроительной и других подотраслей машиностроения для изготовления блоков моторов, коробок скоростей, деталей станков, форм и стержней в литейных цехах и т.д.

Обслуживают такие линии наладчики и вспомогательные рабочие.

Третья стадия – комплексная автоматизация производственных процессов, заключающаяся в создании и использовании станков с числовым программным управлением, обрабатывающих центров и на их основе организации гибких производственных систем (ГПС): автоматических линий, участков, цехов и предприятий в целом.

Дальнейшее развитие науки и техники, накопленный опыт создания ГПС, новейших средств вычислительной техники, систем искусственного интеллекта позволили перейти на следующую стадию развития автоматизации производства.

На этой стадии будут созданы безотказные самовосстанавливающиеся рабочие машины, производственные системы (малые, средние производственные организации) с большим запасом автономности. Такие организации способны работать не только круглые сутки, неделю, месяцы и годы, причем большую часть времени в безлюдном режиме и выпускать продукцию любыми партиями, в любое время, столько и когда нужно обществу.

1.7.2. Характеристика гибкой производственной системы

1.7.2.1. Общая характеристика уровней автоматизации производства с гибко перестраиваемой технологией

Основой управления во всех разновидностях автоматизированного производства является числовое программное управление.

Числовое программное управление (ЧПУ) – автоматическое управление путем передачи информации в форме чисел от программоносителя до исполнительного органа (например, станка), определяющей его движение и выполнение им других функций.

Станки с ЧПУ были первыми, в которых вместо механического программного управления посредством копиров, кулачков, рычагов, распределительных валов и т.д., было реализовано управление сначала от центральной ЭВМ, а затем от ЭВМ, встроенной непосредственно в станок. Развитие оборудования с ЧПУ и его использования в автоматизированном производстве характеризуется созданием следующих видов систем.

Обрабатывающий центр (ОЦ) – многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента, управляемый ЧПУ.

ОЦ стали основой гибкого производства, на них выполняется большое количество разнообразных видов обработки различных деталей с минимальным временем на установку и снятие деталей. ОЦ имеет управление по двум и более осям перемещения рабочих органов, включая поворот (индексирование) стола. ОЦ может предназначаться для обработки корпусных деталей при реализации операций фрезерования, сверления, расточных операций, развертывания, нарезки резьбы и др. или для обработки деталей типа тел вращения (токарные операции, включая отдельные операции фрезерования, сверления, нарезки резьбы и др.).

Гибкий производственный модуль (ГПМ) – это единица технологического оборудования с системой ЧПУ типа CNC или DNC или каким-либо другим устройством программного управления, функционирующая самостоятельно и имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему, при этом все функции, связанные с изготовлением изделия, должны осуществляться автоматически.

ГПМ – это наименьшая единица гибкого производства, которая может иметь связи с центральным ЭВМ и поэтому может выдавать или не выдавать информацию в систему управления организацией.

Роботизированный технологическим комплексом (РТК) – совокупность единицы технологического оборудования, промышленных роботов и средств оснащения, функционирующая автономно и осуществляющая многократные рабочие циклы без участия человека.

Гибкая производственная система (ГПС) – это совокупность оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования с ЧПУ и системы обеспечения их функционирования в автоматическом или автоматизированном режиме, обладающая свойством автоматизированной (программируемой) переналадки при производстве деталей или изделий произвольной номенклатуры в пределах технологического назначения и установленных паспортных характеристик и параметров оборудования.

ГПС предназначена для выполнения основных производственных процессов в заготовительных, механических, термических и других цехах.

По организационным признакам ГПС подразделяются на гибкие автоматизированные линии, гибкие автоматизированные участки и гибкие автоматизированные цехи.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – это ГПС, состоящая из ГПМ, РТК или другого технологического оборудования, объединенного автоматизированной системой управления (АСУ). Структурной особенностью ГАЛ является расположение оборудования в соответствии с принятой последовательностью технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) – это ГПС, состоящая из ГПМ, РТК или другого технологического оборудования, объединенных АСУ, в которой в отличие от ГАЛ предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования, что обеспечивает оптимальную загрузку последнего и позволяет изготовлять детали в комплекте, необходимом для сборки изделия.

Объединением в одну систему ГПС различного производственного назначения и систем, автоматизирующих различные производственные функции, начинается создание гибкого автоматизированного производства (ГАП).

В зависимости от производственного назначений ГАП может составлять гибкий автоматизированный цех или гибкое автоматизированное предприятие (полная интеграция производства).

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) – ГПС, представляющая собой совокупность ГАЛ и/или ГАУ, а так же другого технологического оборудования с ЧПУ, систем САПР и т.п. и предназначен, как самостоятельная структурная единица, для изготовления отдельных изделий или элементов, которые являются частью номенклатуры продукции, выпускаемой заводом, или для выполнения какого-то вида технологического передела (заготовительный, термический, механический, сборочный и др.).

Гибкое автоматизированное предприятие (ГАП) – представляет собой ГПС, состоящую из ГАЦ и обеспечивающую выпуск готовых изделий в соответствии с планом основного производства. Это более высокий уровень интеграции ГАП. Кроме того, в состав ГАП могут входить отдельно функционирующие неавтоматизированные участки и цехи. Однако все компоненты ГАП должны быть объединены в единую систему управления на базе автоматизации сбора и передачи производственной информации для координации и принятия решений по всему ГАП.