Слайд 1Литература
Схиртладзе А. Г. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учебник: В
2-х т./А. Г. Схиртладзе, В. Н. Воронов, В. П. Борискин.
– Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2006. – Т. 2. – 540 с.
Схиртладзе, А. Г. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие / А. Г. Схиртладзе, С. В. Бочкарев, А. Н. Лыков. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 505 с.
Основы автоматизации производства: Учебник для вузов по специальности «Технологии машиностроения» / Е. Р. Ковальчук, М. Г. Косов, В. Г. Митрофанов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцова. – М.: Машиностроение, 1995. – 312 с.: ил.
Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2005. - 380 с.: ил.
Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А. Обработка деталей на станках с ЧПУ: Учебное пособие. – Минск: Новое знание, 2008. – 299 с.
Слайд 2«Автоматизация производственных процессов - совокупность мероприятий по разработке прогрессивных технологий,
созданию и внедрению высокопроизводительных средств производства, выполняющие основные технологические и
вспомогательные процессы без непосредственного участия человека»
Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов: Учеб. пособие. М.: Машиностроение. 2005. 380 с.: ил.
«В основе понятия автоматизации производственных процессов лежит замена физического и умственного труда человека машинным трудом»
Автоматизация производства (металлообработка)/Б.В. Шандров, А.А.Шапарин, А.Д.Чудов. – М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2002. – 256 с.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Слайд 3Цели автоматизации
Глобальная цель:
замена человеческого труда машинным при производстве изделий.
Текущие цели:
повышение
производительности труда при производстве продукции;
снижение себестоимости продукции;
повышение качества продукции.
Слайд 4Теория производительности труда
Эффективность работы предприятия, его работоспособность, конкурентоспособность во многом
зависит от уровня производительности труда на предприятии и от тех
мероприятий по модернизации производства, которые связаны с автоматизацией производственных процессов.
Модернизация производства и автоматизация процессов требуют весьма значительных инвестиций в переоборудование машиностроительных цехов, оснащении и дооснащении производственных подразделений механизмами и устройствами, механизирующими и автоматизирующими трудовой процесс.
Любое отечественное предприятие находится в условиях ограниченности ресурсов, как трудовых, так и финансовых, поэтому работы по автоматизации должны проводится осознанно с конкретными целями по достижению соответствующих экономических показателей.
Слайд 5Теория производительности труда
В этой связи необходимо иметь зависимости между производительностью
конкретного процесса, операции и экономикой производства товаров и услуг.
Для
этого используются соответствующие технико-экономические методики, позволяющие выбирать конкретные варианты технических решений.
Для оценки эффективности работы предприятия в целом необходимо использовать положения теории производительности труда (Г.А.Шаумян, 30 – 70 годы ХХ века).
Данная теория связывает технические характеристики машины, оборудования с результатами производительности процесса и получаемыми экономическими показателями от реализации произведенной на данном оборудовании продукции.
Слайд 6Теория производительности труда
Как и любая теория, теория производительности труда имеет
свои постулаты.
Постулаты теории производительности труда.
Каждая работа требует затрат времени и
труда.
Производительно затраченными считается только то время, которое расходуется на основные технологические процессы (формообразование, контроль, сборку). Все остальное время, включая время на вспомогательные (холостые) ходы рабочего цикла и внецикловые простои, является непроизводительно затраченным. Это время относят к потерям
Для производства любых изделий необходимы:
- затраты прошлого (овеществленного) труда на создание средств производства;
- текущие затраты прошлого труда на поддержание работоспособности оборудования;
- текущие затраты живого труда на непосредственное обслуживание технологического оборудования.
Слайд 7Теория производительности труда
4) Закономерность развития техники заключается в том, что
удельный вес затрат овеществленного (прошлого) труда непрерывно повышается, а затраты
живого труда снижаются при общем уменьшении трудовых затрат, приходящихся на единицу продукции.
5) Критерием эффективности и прогрессивности новой техники является рост производительности труда с учетом как единовременных, так и текущих, распределенных во времени трудовых затрат.
6) Любая техника сегодняшнего труда при затягивании проектирования и ее освоения морально устаревает еще до ввода в эксплуатацию.
7) Любая техника рано или поздно устаревает даже при сохранении своих технических параметров.
8) Прогрессивность новой техники оценивается сопоставлением уровня производительности труда.
Слайд 8Теория производительности труда
Важнейший фактор производительности труда – затраты труда на
создание, обслуживание и эксплуатацию рабочей машины.
Затраты труда состоят из 3
компонентов:
единовременные затраты прошлого труда ТП на создание машин, оборудования, зданий, сооружений и т.п.;
текущие затраты прошлого труда ТV на основные и вспомогательные материалы, запасные части, электроэнергию, инструменты, топливо, смазку и т.п., необходимые для производства изделий;
текущие затраты живого труда ТЖ обслуживающих рабочих, которые с помощью оборудования создают новые материальные ценности.
Текущие затраты прошлого и живого труда постоянно растут пропорционально времени (годам) и объему выпушенной продукции.
Затраты прошлого труда являются разовыми, т.е. являются постоянными.
Слайд 9Теория производительности руда
Производственный процесс обеспечивается единством рабочей силы и средств
производства – совместными годовыми затратами живого труда ТЖ , единовременными
затратами средств труда ТП , рассчитанными на N лет, и годовыми затратами предметов труда ТV :
Т = ТП + N(ТЖ + ТV).
Производительность труда:
АТ = W / Т,
где: АТ – производительность труда;
W – выпущенная годовая продукция;
Т – суммарные трудовые затраты.
Размерность производительности труда в обобщенном виде – продукция / затраты.
Продукция может измеряться: в штуках, единицах длины, массы, объема и др. либо в стоимостном, денежном выражении (рубли)
Трудовые затраты исчисляются в единицах абстрактного труда (человеко-час, человеко-день, трудодень и др.) или в денежном выражении.
Слайд 10Теория производительности труда
При постоянной производительности оборудования
W = Q×N
Тогда формула
производительности труда будет выглядеть следующим образом
Из этой формулы видно, что
производительность меняется в зависимости от сроков эксплуатации машин, оборудования, зданий, сооружений и т.п.
Слайд 11Теория производительности труда
Графическая зависимость теории производительности труда:
Слайд 12Теория производительности труда
Уровень производительности труда при малых сроках службы относительно
невысок из-за малого объема выпущенной продукции. На ее выпуск требуются
значительные затраты на средства производства.
С ростом срока службы оборудования N производительность АТ увеличивается, т.к. затраты прошлого труда ТП раскладываются на больший объем выпущенной продукции.
Если сроки службы машины, оборудования находится за пределами N > N2 , то рост производительности труда мало зависит от сроков службы, т. е. практически прекращается.
Вывод – производительность труда при данном уровне техники имеет свои пределы; чтобы выйти за них, необходимо непрерывно совершенствовать технологию и технику.
Для предприятия это становится необходимым условием выживания в рыночных условиях.
Слайд 13Теория производительности труда
Еще один вывод – срок службы оборудования N2
определяет срок морального износа этого оборудования. Моральный износ определяется темпом
роста производительности труда.
Принимая живой труд за меру (масштаб) оценки прошлого труда, эти затраты можно выразить в единицах живого труда:
k = ТП/ТЖ, m = ТV/ТЖ,
где k – коэффициент технической вооруженности живого труда;
m – коэффициент энергоемкости живого труда.
Тогда
Т = ТЖ[k + N(m +1)].
Следовательно, суммарные затраты труда в k + N(m + 1) больше затрат живого труда
Слайд 14Теория производительности труда
Таким образом, формула производительности труда будет иметь вид:
Слайд 15Теория производительности труда
В этой формуле:
АЖ - производительность живого труда –
зримый результат деятельности. Все остальные участники трудового процесса присутствуют незримо,
создав для данного работника необходимые условия, обеспечив его всем необходимым, т.е. они присутствуют в виде овеществленного труда.
Чем выше степень технической оснащенности (выше k и m), степень автоматизации производства, тем меньше рабочих занято непосредственно у станков и тем больше их находится «за ширмой», незримо – историческая тенденция развития техники.
Слайд 16Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Прогрессивность новой техники оценивается путем сопоставления
уровня производительности труда при использовании различных вариантов техники при решении
конкретных производственных задач.
Прогрессивной считается та техника, которая обеспечивает большую производительность труда, т.е.
λ = АТ2/ АТ1
где λ – коэффициент роста производительности труда;
АТ1 – производительность труда, которую обеспечивает исходный вариант техники;
АТ2 – производительность труда второго варианта техники.
Если оба варианта вводятся в действие одновременно, то рост производительности труда оценивается следующей зависимостью:
Слайд 17Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Представим формулу в виде отдельных соотношений
Слайд 18Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Введем безразмерные коэффициенты:
φ = Q2/Q1 –
рост производительности средств производства;
ε = ТЖ2/ТЖ1 – коэффициент сокращения живого
труда;
σ = ТП2/ТП1 – коэффициент изменения стоимости средств производства;
δ – коэффициент изменения текущих эксплуатационных затрат на единицу изделия.
Выразим k2 и m2 через безразмерные коэффициенты
k2 = ТП2/ТЖ2 = kσε; m2 = ТV2/ТЖ2 = mδφε
Формула роста производительности труда через эти коэффициенты выглядит следующим образом:
Слайд 19Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Графически эта зависимость выглядит следующим образом:
Слайд 20Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Внедрение любой новой техники обеспечивает рост
производительности труда. Однако не всякая новая техника является прогрессивной. Важным
является прирост производительности, т. е. насколько вырастает производительность за какой – то период времени.
Для современного предприятия прирост производительности труда необходим и для устойчивого развития, для стабильного увеличения дохода, компенсирующего инфляцию и возрастающие налоги.
Поэтому для каждого предприятия необходим определенный минимальный уровень прироста производительности труда, который и будет обеспечивать необходимые конкурентные преимущества, т.е. необходим плановый уровень роста прозвод-ти тр.:
Слайд 21Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
В этой формуле α – темп
прироста производительности труда.
По экспертным оценкам темп должен быть α =
0,08 … 0,10. Поэтому при сопоставлении вариантов применения нового оборудования необходимо учитывать темп прироста производительности труда
Слайд 22Теория производительности труда
Прогрессивность новой техники
Как видно из графика, предпочтение следует
отдать второму варианту, т.к. он обеспечивает плановый прирост производительности труда
на отрезке времени N1 и N2.
Третий вариант также обеспечивает рост производительности, но он значительно ниже планового.
Это обусловлено поздними сроками ввода нового оборудования по третьему варианту.
В период времени от N1 до N2 на предприятии необходимо провести работы по совершенствованию технологии, производства, снижению затрат, разработке новых технологий, закупке нового оборудования и т.д. для обеспечения дальнейшего роста производительности труда за пределами времени N2
Прогрессивность новой техники оценивается темпами роста производительности труда.
Слайд 23Экономическая эффективность автоматизации
Автоматизация производства по своей сути является инновационным процессом,
направленным на улучшение и технологии, и качества выпускаемой продукции, и
повышения производительности труда.
Инновация – это конечный результат инновационной деятельности, получивший реализацию в виде нового или усовершенствованного продукта, реализуемого на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в практической деятельности.
Инновационная деятельность – это процесс преобразования результатов научно-технических достижений в новый или усовершенствованный продукт, реализуемый на рынке, или в новый или усовершенствованный технологический процесс, используемый в практической деятельности
Инновационный процесс – цепь событий от возникновения идеи до появления конкретного продукта, технологии или услуги.
Из книги И.Н. Иванова «Организация
производства на промышленных
предприятиях», 2008 г.
Слайд 24Экономическая эффективность автоматизации
Внедрение в производство технологического оборудования, автоматизирующего процесс изготовления
деталей и изделий – инновационный процесс. Прогрессивное технологическое оборудование содержит
в себе последние научно-технические достижения, позволяющее обеспечить выпуск продукции в короткие сроки и с минимальными затратами.
Различают базисные и улучшающие инновации
Различия состоят в степени новизны.
Базисные – это принципиально новые для данной сферы (производства) продукты и технологии.
Улучшающие инновации представляют собой усовершенствование, модернизацию уже существующих товаров или технологий.
Инновации, реализуемые на машиностроительных предприятиях разделяют на:
Слайд 25Экономическая эффективность автоматизации
Технологические, связанные с разработкой или совершенствованием техники и
технологии;
Организационно-экономические, затрагивающие вопросы организационно – управленческого и финансово – экономического
характера.
Следует подчеркнуть, что только базисные инновации способны обеспечивать предприятию долгосрочные конкурентные преимущества и как следствие – передовые позиции на рынке.
Любая инновация, новая технология, применение нового автоматизированного оборудования проходит в течение своего жизненного цикла несколько стадий:
инвестиционная стадия (разработка новшества);
эксплуатационная стадия (коммерциализация новшества).
Слайд 26Производительность технологических процессов
Производительность труда на предприятии главным образом зависит от
производительности технологических процессов изготовления отдельных деталей и сборки всего изделия.
В
процессе создания изделия – товарной продукции – на предприятии задействованы различные по своему назначению, применению рабочих инструментов и рабочих сред, исполнению рабочих машин (технологического оборудования) технологические процессы.
Слайд 27Производительность технологических процессов
При автоматизации указанных технологических процессов используются различные схемы
и способы. Выбор конкретного способа определяется назначением и сущностью технологии
(технология мехобработки, технология литейного производства, технология термической обработки, технологии сборки изделия и т. д).
По сложности автоматизации все технологические процессы производства разделяются на два основных и два дополнительных класса.
Слайд 28Производительность технологических процессов
К первому классу технологических процессов относятся процессы, не
требующие ориентации обрабатываемых деталей и вместо рабочего инструмента в них
используется рабочая среда (термообработка в печах).
Ко второму классу относятся процессы, в которых требуется ориентация обрабатываемых заготовок и используется рабочий инструмент (процессы мехобработки).
Слайд 29Производительность технологических процессов
К первому дополнительному классу относятся процессы, в которых
требуется ориентация обрабатываемых заготовок, но в качестве обрабатывающего инструмента используется
рабочая среда (закалка токами высокой частоты – заготовка в ориентированном положении помещается в индуктор).
Ко второму дополнительному классу относятся процессы, в которых используется рабочий инструмент, но ориентация заготовок не требуется (прессование заготовок из порошков – инструмент – прессформа, заготовки – порошок).
Слайд 30Производительность технологических процессов
По сложности автоматизации на первом месте стоит второй
основной класс технологических процессов (мехобработка), затем идет первый дополнительный, после
него второй дополнительный и завершает – первый основной класс технологических процессов.
Сложность обусловлена необходимостью ориентации обрабатываемой заготовки и применением обрабатывающего инструмента.
Слайд 31Производительность технологических процессов
В операциях мехобработки сложность автоматизации зависит от схемы
рабочих движений обрабатывающего инструмента и заготовки.
При простом – линейном перемещении
(либо инструмента, либо заготовки) – автоматизируется одно перемещение.
При сложном движении – сочетание нескольких простых движений – необходимо автоматизировать перемещение обрабатывающего инструмента по нескольким направлениям.
Слайд 32Производительность технологических процессов
Принцип построения технологических процессов заключается в степени концентрации
переходов по обработке поверхностей заготовки в одной операции.
Различают два подхода:
принцип
дифференциации обработки;
принцип концентрации обработки.
Слайд 33Производительность технологических процессов
Дифференцированный технологический процесс представляет собой совокупность операций, состоящих
из одного простого перехода или прохода.
Дифференцированный технологический процесс является самым
простым, надежным и менее дорогостоящим процессом.
Такие процессы применяют при недостаточном его оснащении, отсутствии квалифицированных рабочих и при освоении производства нового изделия или при запуске нового производства.
Слайд 34Производительность технологических процессов
Применяемое оборудование в таких процессах является наиболее простым
по кинематике движений и функциональным возможностям (например, вместо токарно-винторезных станков
используют просто токарные станки).
Работа на таком оборудовании не требует высокой квалификации исполнителя.
Такой принцип построения технологии широко использовался в годы войны – квалифицированных рабочих не хватало, работали в основном либо дети, либо женщины.
Слайд 35Производительность технологических процессов
Такой принцип построения технологии достаточно широко использовался и
в автоматических линиях, на рабочих позициях которых устанавливали технологическое оборудование,
выполняющее простые технологические движения обрабатывающего инструмента – перемещение по одной или двум координатам.
Обеспечивалась высокая надежность как самой технологии, так и работы оборудования (меньше движений – выше надежность).
Слайд 36Производительность технологических процессов
Второй принцип построения технологии заключатся в концентрации обработки
поверхностей заготовки в одной операции, на одном рабочем месте.
Цель –
сокращение количества станков, используемых в процессе изготовления детали; уменьшение количества рабочих, занятых на этих операциях.
На практике применяют несколько форм концентрации технологического процесса:
параллельную;
последовательную;
смешанную.
Слайд 37Производительность технологических процессов
При параллельной форме концентрации поверхности заготовки обрабатываются параллельно
(одновременно) несколькими инструментами или комбинированным инструментом.
Время обработки некоторых поверхностей заготовки
перекрывается, за счет этого повышается производительность операции
Слайд 38Производительность технологических процессов
Эскиз параллельной формы концентрации обработки:
Слайд 39Производительность технологических процессов
При последовательной форме концентрации обработки на одном рабочем
месте
одним инструментом последовательно обрабатывается совокупность поверхностей заготовки (обработка на
станке с ЧПУ или копировальном станке).
Современные станки с ЧПУ позволяют вести обработку поверхностей разными инструментами (автоматическая смена режущего инструмента), но они используются последовательно – один за другим
Слайд 40Производительность технологических процессов
Эскиз последовательной формы концентрации технологии:
Слайд 41Производительность технологических процессов
В смешанной форме концентрации используется обработка поверхностей заготовки:
и
отдельными инструментами,
и комбинированным инструментом,
и параллельная обработка нескольких поверхностей.
Применение
конкретной формы концентрации технологического процесса зависит от конкретных условий производства – наличие соответствующего оборудования, профессионализм рабочих и т. д.
Слайд 42Производительность технологических процессов
Эскиз смешанной формы концентрации обработки:
Слайд 43Производительность технологических процессов
В процессе изготовления деталь последовательно перемещается с одного
рабочего места на другое, от одного станка к другому, с
одной позиции на другую.
Время перемещения с позиции на позицию, от одного станка к другому иногда составляет значительную долю в производственном цикле изготовления детали.
Слайд 44Производительность технологических процессов
С целью сокращения производственного цикла путем уменьшения времени
транспортирования от одного станка к другому рабочие места располагают в
последовательности технологических операций, на максимально близком расстоянии друг от друга.
При такой организации производственного процесса длительность изготовления детали включает в себя и время транспортирования с позиции на позицию.
Траектория перемещения обрабатываемой заготовки содержит в себе участки с относительно максимальной скоростью перемещения, участки с минимальной скоростью перемещения и участки, где заготовки стоят.
Слайд 45Производительность технологических процессов
Наличие участков траектории с различной скоростью перемещения заготовок
определяется непрерывностью протекания процесса обработки.
По степени непрерывности технологические процессы разбивают
на три класса:
дискретные;
«непрерывные»;
квазинепрерывные.
Слайд 46Производительность технологических процессов
Дискретные технологические процессы – процессы, в которых во
время обработки и инструмент, и заготовка неподвижны (VТР = 0):
Слайд 47Производительность технологических процессов
«Непрерывные» технологические процессы – процессы, в которых заготовка
во время обработки перемещается со скоростью VТ, а инструмент неподвижен:
Слайд 48Производительность технологических процессов
Квазинепрерывные технологические процессы – процессы, в которых и
обрабатываемая заготовка, и инструмент непрерывно перемещаются со скоростью VТР:
Слайд 49Производительность технологических процессов
Производительность дискретного технологического процесса (на примере автоматической линии):
где:
tМ – машинное время;
tХ – время
холостого хода;
tЗ – время фиксации и зажима;
tO – время освобождения (разжима и расфиксации);
tТР – время транспортирования.
Слайд 50Производительность технологических процессов
Производительность «непрерывного» технологического процесса:
где: VT – скорость
технологического движения;
l – размер заготовки
в направлении ее движения;
а – расстояние между двумя заготовками.
VT и VТР – зависимы.
Слайд 51Производительность технологических процессов
Производительность квазинепрерывных технологических процессов:
где: VТР – скорость транспортного
движения;
l – длина заготовки в
направлении ее перемещения;
а – расстояние между заготовками.
VT и VТР в этих процессах независимы.
Слайд 52Производительность технологических процессов
Производительность концентрированных технологических процессов определяется в зависимости от
формы концентрации.
Для параллельной концентрации:
где: ΣtMi – сумма машинных «неперекрываемых» времен
обработки поверхностей;
ΣtXi – сумма времен холостого хода, «неперкрываемых» во время обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки
Слайд 53Производительность технологических процессов
Производительность технологических процессов с последовательной концентрацией:
где: ΣtMi –
сумма машинного времени обработки последовательно обрабатываемых поверхностей;
ΣtXi – сумма времени холостого хода при выполнении отдельных переходов обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки
Слайд 54Производительность технологических процессов
Производительность процессов со смешанной формой концентрации:
где: ΣtMi –
сумма машинных «неперекрываемых» времен обработки поверхностей;
ΣtMj
– сумма машинного времени обработки последовательно обрабатываемых поверхностей;
ΣtX – сумма времени холостого хода при выполнении отдельных переходов обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки
Слайд 55Производительность технологических процессов
Методы повышения производительности технологических процессов:
сокращение основного (машинного) времени
каждой операции;
сокращение вспомогательного времени каждой операции.
Сокращение машинного времени возможно двумя
путями:
использование более совершенных средств производства (оборудования, инструмента и т.д.);
использование более производительных методов обработки;
параллельная обработка нескольких поверхностей одной обработки.
Слайд 56Производительность технологических процессов
Использование совершенного технологического оборудования и современного режущего инструмента
позволяет повысить скорости резания при обработке поверхностей заготовки, что уменьшает
основное времени операции.
Использование более производительных методов – например, для обработки плоскостей: строгание →цилиндрическое фрезерование → торцевое фрезерование → непрерывное торцевое фрезерование → глубинное шлифование и т. д.
Слайд 57Производительность технологических процессов
Параллельная обработка поверхностей заготовки предполагает использование специального оборудования:
имеющего
как минимум два суппорта – один для продольного точения, второй
– для поперечного (токарный многорезцовый полуавтомат),
либо позволяющего вести обработку разных поверхностей с одного суппорта (револьверный станок – сверление отверстия + токарная обработка наружной поверхности) и др.
Слайд 58Производительность технологических процессов
Сокращение вспомогательного времени операций в настоящее время является
определяющим направлением повышения производительности технологических процессов.
Автоматизация и роботизация производства помогают
в значительной степени снизить затраты времени, связанные с:
-базированием;
-закреплением;
снятием;
перемещением обрабатываемых деталей, приспособлений, режущих инструментов.
Слайд 59Гибкие производственные системы
Автоматизация производственных и технологических процессов может осуществляться по
двум схемам:
схема «жесткой» автоматизации;
схема «гибкой» автоматизации.
«Жесткая» автоматизация применяется в крупносерийном
и массовом производстве изделий машиностроения.
Условия применения:
программа выпуска постоянна длительное время;
изменчивость программы – минимальная.
Слайд 60Гибкие производственные системы
Средства реализации «жесткой» автоматизации:
автоматические линии;
поточные механизированные линии.
Доля крупносерийного
и массового производств не превышает 30% в общем объеме машиностроения.
Для
серийного производства характерна «гибкая» автоматизация, основанная на применении станков с ЧПУ
Слайд 61Гибкие производственные системы
Основной недостаток серийного производства – длительный производственный цикл
изготовления изделий.
Время этого цикла обусловлено значительными затратами времени на переналадку
оборудования, «пролеживанием» партии деталей у станка в ожидании обработки и т.д.
Производительность таких процессов относительно невысока, низка и эффективность
Слайд 62Гибкие производственные системы
«Гибкая» автоматизация позволяет произвести быструю переналадку на выпуск
нового изделия.
Некоторые системы позволяют перейти на выпуск другого изделия
в течение одной минуты (по программе).
При «жесткой» автоматизации в условиях массового и крупносерийного производств время переналадки достигает нескольких месяцев.
Слайд 63Гибкие производственные системы
Определения «гибкой» автоматизации:
гибкая автоматизация производства (ГАП) – автоматизация,
обеспечивающая быстрое и легкое переоснащение (переналадку) и смену программы работы
средств производства.
гибкий производственный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования, автоматически осуществляющая технологические операции в пределах ее технологических возможностей.
Слайд 64Гибкие производственные системы
гибкая производственная ячейка (ГПЯ) – управляемая средствами вычислительной
техники совокупность нескольких ГПМ и систем обеспечения функционирования. В систему
функционирования ГПЯ входят:
1. автоматизированная система управления технологическим процессом;
2. автоматизированная система управления технологическим оборудованием;
3. автоматизированная транспортно-складская система;
Слайд 65Гибкие производственные системы
4. система автоматического контроля;
5. автоматизированная система инструментообеспечения;
6. автоматизированная
система удаления отходов и др.
гибкая производственная система (ГПС) - управляемая
средствами вычислительной техники совокупность: -- технологического оборудования, состоящая из разного рода ГПМ и (или) ГПЯ;
- автоматизированной системы технической подготовки производства;
- системы обеспечения его функционирования.
Слайд 66Гибкие производственные системы
Цель использования ГПС – достижение эффективности массового производства
для небольших партий разнородных деталей.
Использование ГПС предполагает такой способ организации
производства, при котором осуществляется полное управление производственным процессом.
Использование ГПС рационализирует производственный процесс.
Слайд 67Гибкие производственные системы
Возможности ГПС:
гибкость выбора заготовок для изготовления деталей различной
конфигурации;
гибкость технологического маршрута (замена станка в случае выхода его из
строя);
быстрое внедрение конструктивных изменений в изготавливаемую деталь;
быстрое изменение программы выпуска деталей;
возможность изготовления деталей в разных ГПС
Слайд 68Гибкие производственные системы
Примерный вариант гибкого модуля (напольный робот):
Слайд 69Гибкие производственные системы
Вариант гибкого модуля (портальный робот):
Слайд 70Гибкие производственные системы
Пример фрезерного гибкого модуля:
Слайд 71Формы организации гибких производственных систем
Гибкая производственная система состоит из множества
отдельных устройств (станок + устройства манипулирования заготовок + устройства транспортирования
заготовок + устройства удаления отходов и т. д.).
Взаимное расположение устройств, входящих в ГПС, зависит:
от структуры ГПС;
комплекса связей между элементами системы;
Слайд 72Формы организации гибких производственных систем
Комплекс связей между элементами системы обеспечивают
движение:
материальных потоков;
энергетических потоков;
информационных потоков.
Материальные потоки – движение заготовок, обработанных деталей,
приспособлений, инструмента и т.п.
Энергетические потоки – распределение энергии между отдельными элементами системы.
Информационные потоки – управляющие сигналы от центрального компьютера к отдельным элементам системам.
Слайд 73Формы организации гибких производственных систем
Существуют следующие формы организации ГПС:
концентрированная;
замкнутая
(ячейка);
линейная;
с центральным магазином-накопителем обрабатываемых изделий.
Выбор организации ГПС определяется конкретными
условиями производства.
Слайд 74Формы организации гибких производственных систем
Концентрированная форма организации ГПС.
Признак – обработка
заготовки ведется на одном станке (как правило станок – обрабатывающий
центр).
Технологический процесс состоит из одной операции.
Применяется в различных видах производства: от единичного до массового.
Разновидность обрабатываемых заготовок – зависит от типа производства и технологических возможностей станка.
Слайд 75Формы организации гибких производственных систем
Бесперебойная работа данной ГПС обеспечивается подсистемой
перемещения материалов, которая охватывает:
доставку заготовок с внешнего склада на промежуточный
склад;
складирование заготовок на промежуточном складе;
перемещение заготовок на станок и их закрепление на станке;
снятие обработанной детали со станка;
перемещение детали на промежуточный склад и складирование ее на складе;
транспортирование деталей на центральный склад, другие ГПС либо на сборку.
Слайд 76Формы организации гибких производственных систем
Замкнутая форма (ячейка) организации ГПС.
ГПС состоит
из нескольких ГПМ.
Технологический процесс изготовления деталей состоит из нескольких операций.
Технологический
маршрут обработки разных заготовок различен – может включать в себя все операции или некоторые могут пропускаться.
Обрабатываемые заготовки перемещаются в различных направлениях, пропуская некоторые станки системы.
Слайд 77Формы организации гибких производственных систем
Возможности такой организации ГПС значительно шире
концентрированной – на ней могут одновременно обрабатываться несколько различных заготовок.
Станки,
входящие в состав такой ГПС, могут быть:
специализированными (токарные, фрезерные и т.д);
технологически взаимозаменяемыми (многоцелевые станки).
Слайд 78Формы организации гибких производственных систем
Специализированные станки выполняют только одну операцию.
Для обеспечения безостановочной работы системы станки должны иметь высокую надежность
работы.
Технологически взаимозаменяемые станки выполняют все операции технологического процесса.
Применение таких станков обеспечивает более высокую устойчивость системы к отказам станков.
Слайд 79Формы организации гибких производственных систем
Замкнутая форма организации ГПС предполагает выполнение
всех операций технологических процессов изготовления относительно большой группы изготавливаемых деталей.
В
зависимости:
от программы выпуска изделий;
различий в конфигурации изготавливаемых деталей;
технологических процессов их изготовления
размещение технологического оборудования в системе может быть различным.
Слайд 80Формы организации гибких производственных систем
Различают замкнутые системы ГПС с расположением
оборудования по принципу:
функциональности;
модульности;
сот (отдельных ячеек);
специализации (в соответствии с этапами протекания
технологического процесса – черновая, чистовая, отделочная обработка).
Слайд 81Формы организации гибких производственных систем
Модульный принцип размещения оборудования – система
состоит из нескольких модулей, в пределах каждого оборудование размещено по
ходу процесса обработки.
