Вопросы для самоподготовки Тема 2. Задачи автоматизации технологического проектирования
2.1. Введение
Целью технологической подготовки производства является достижение в процессе изготовления продукции оптимального соотношения между затратами и получаемыми результатами. Увеличение доли мелкосерийного производства требует создания автоматизированных систем технологической подготовки, так как именно при данном характере производства использование автоматизированных систем проявляется в наибольшей степени. Большие капиталовложения, затрачиваемые на мелкосерийное производство, требуют качественного проведения технологической подготовки и документирования ее результатов. Возрастающие требования научно-технического прогресса предполагают высокую гибкость процесса подготовки с целью более быстрой адаптации к новым потребностям производства. Интегрированная обработка производственной информации требует тщательной ее подготовки.
В ходе технического прогресса требования к технологической подготовке производства в значительной мере изменились. В условиях первых небольших ремесленных предприятий процесс планирования, как таковой, был не нужен. Лишь с разделением труда и развитием средств механизации возникла необходимость в отдельном этапе производства - подготовке производства. В начале этот процесс определялся квалифицированными ремесленниками-специалистами. Недостатки существовавшей в то время структуры производства побудили Тейлора к проведению "фабричной реформы". С разделением функций управлением производством введения в процесс производства специалистов такой квалификации и разработки системы документирования Тейлор создал основы для сбора и предварительной обработки производственных данных. Используя эти исследования, Г. Форд благодаря последовательному применению методов поточного производства смог добиться увеличения темпов роста в автомобилестроении при одновременном снижении затрат. Задачи технологической подготовки производства (ТПП) изучались в центральных научно-исследовательских учреждениях. Это положение сохраняется на многих предприятиях и сегодня.
Применение средств обработки данных в области ТПП дало возможность решения организационных проблем, таких, например, как управление производственным планированием. Следующим важным шагом в автоматизации ТПП явилась разработка автоматизированных систем программирования для реализации управления станками с ЧПУ. Многочисленные разработки систем ТПП, как ориентированных на конкретное производство, так и не ориентированных на него, позволяют сегодня решать различные задачи ТПП. Существенным преимуществом автоматизированной ТПП является выполнение рутинных процессов и подготовка информации с помощью средств электронной обработки данных. Специалист, работающий с автоматизированными системами ТПП (АСТПП), избавился от монотонной, нетворческой работы. Кроме того, благодаря большому быстродействию средств электронной обработки данных появляется возможность исследования различных альтернативных решений и реализации процессов оптимизации.
Основой для процесса ТПП является определенный технический объект какой-либо конструкции. Для этого объекта, принимая во внимание имеющиеся средства производства, устанавливают необходимые технологические данные. Процесс ТПП состоит_ из эвристических и формализованных методов. Эвристические методы базируются на различных идеях, интуитивном мышлении и способности к изобретательству. Они пригодны для автоматизированной обработки лишь относительно, в связи с их "творческим началом". Формализованные методы, которые основываются на физико-математических закономерностях, находят широкое применение, поскольку легко могут быть реализованы на ЭВМ. Для выполнения всех неформальных действий информация должна передаваться разработчику.
Разработки в области автоматизации ТПП создают предпосылки для широкого внедрения систем ТПП и автоматизированного программирования систем ЧПУ. Создаются также системы для разработки технологических маршрутов сборки и контроля. Наряду с внедрением интегрированных систем программирования для металлорежущих станков, повышенное внимание уделяется задачам программирования измерительных систем с ЧПУ и свободно программируемых промышленных роботов.
Благодаря быстрому развитию методов и средств обработки данных открываются новые направления в области обеспечения техническими средствами АСТПП. Отсюда вытекают повышенные требования к интегрированному поиску производственной информации, необходимые для того, чтобы наиболее полно реализовать преимущества и возможности методов обработки данных, прежде всего благодаря многоаспектному использованию однократно вводимой информации.
Многие разработки в области автоматизации подготовки производства связаны с интеграцией подсистем внутри системы ТПП, а также систем ТПП с другими автоматизированными системами. В основе развития направления по созданию автоматизированных систем ТПП лежит расширение области применения этих систем за счет решения диалоговых задач, разработок алгоритмов планирования и сопровождения таких систем.
Эффективность автоматизированной системы ТПП может измеряться не только сравнением затрат на традиционные и автоматизированные способы решения задач. Скорее учитывается влияние, которое ТПП оказывает на весь производственный процесс. Преимущества от гибкого использования систем и уровень полученных результатов едва ли могут быть учтены количественно в сравнительной оценке затрат.
ТПП является одной из трех подсистем подготовки производства. Она охватывает все мероприятия по планированию, которые необходимы для обеспечения взаимодействия человека и средств производства при эффективном выполнении производственных задач.
Исходя из вида разрабатываемых документов и с учетом получаемых результатов все задачи, решаемые в ТПП, подразделяются на задачи оперативного планирования, которые отражают, например, процесс разработки инструкции по технологическому процессу, и на задачи долгосрочного планирования, при решении которых определяется перспективная номенклатура производства, новые улучшенные условия труда и более эффективные технологические процессы. На рис. 2.1 показаны перечисленные задачи ТПП.
По определению под технологическим маршрутом понимают следующее: В технологическом маршруте описывается последовательность шагов, необходимых для выполнения поставленной задачи. В нем также описывают последовательность процесса для производства детали, группы деталей или изделия. При этом минимизируются следующие параметры: количество применяемого материала, а также задаваемая для каждого технологического процесса производственная площадь, количество оборудования, длительность цикла и заработная плата". В технологическом маршруте, следовательно, описывается процесс превращения заготовки в деталь.
Технологический маршрут может разрабатываться с ориентацией на заказ или вне зависимости от него. Для отличия разрабатываемый вне зависимости от заказа технологический маршрут часто называют базовым. При описании технологического маршрута, ориентированного на заказ, необходимо учитывать данные о сроках изготовления, количество деталей и номера заказов. Наряду с технологическими маршрутами также разрабатываются мероприятия по сопровождению системы ТПП.
Рис. 2.1. Задачи ТПП
При долгосрочном планировании оборудование выбирается из соображений оптимальности по определенному критерию. Методология планирования, размер капиталовложений, потребляемый объем материалов определяются аналогично предыдущему. При разработке конкретной методологии анализируются новые способы обработки, сборки, контроля качества. При планировании капиталовложений во внимание принимается экономический уровень предприятия, готовность его к привлечению новых людских и материальных ресурсов. Планирование материалообеспечения охватывает вопросы складского хозяйства, проблемы потребления различных видов материалов в определенное время. При этом реализуется система контроля за перемещением и сортировкой материалов.