Основные направления автоматизации машиностроение Исполнитель

Основные направления автоматизации машиностроение

План:

1.Технологические основы автоматизированного производства.

2.Особенности развития технологических процессов в автоматизированном машиностроении.

3.Задачи и особенности проектирования автоматизированных технологических процессов. Развития технологии машиностроение- новое направления научно технических развитий.

{spoiler=Подробнее}

1. Особенности проектирования технологических

процессов в условиях автоматизированного производства

Основой автоматизации производства являются технологические процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий. С этой точки зрения большое значение приобретают прогрессивные высокопроизводительные методы обработки и сборки, используемые при проектировании автоматизированных ТП.

При разработке ТП автоматизированного производства (АП) рассматривают комплексно все его элементы: загрузку-выгрузку изделий, их базирование и закрепление, обработку, контроль, межоперационное транспортирование и складирование и др. Поэтому для оценки возможности и эффективности автоматизации важно правильно классифицировать ТП.

Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе — первый класс процессов. Другие виды обработки  (термообработка, сушка, окраска и пр.), которые не требуют строгой ориентации детали, относят ко второму классу процессов.

Кроме того, ТП по непрерывности подразделяют на дискретные и непрерывные. Дискретные процессы характеризуются прерывистостью и строгой последовательностью рабочих и холостых движений, непрерывные — не прерываясь, изменяются плавно, без скачков (например, бесцентровое шлифование, протягивание). Это разделение носит условный характер, так как большинство процессов сочетает дискретность с непрерывностью. Для обеспечения высокой производительности и надежности проводят дифференциацию ТП, т.е. делят его на упрощенные технологические переходы (позиции). По мере возможности для уменьшения длины транспортных путей и числа операций, а также в силу технической целесообразности осуществляют концентрацию переходов и позиций на едином оборудовании в одну операцию. Эффективность этих мероприятий устанавливается технико-экономическими расчетами,обязательно сопровождающими проектирование ТП автоматизированного производства.

Разработка технологических процессов АП характеризуется следующими

особенностями:

• автоматизированные ТП включают не только разнородные операции механической обработки, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции;

• требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством. Степень подробности технологических решений должна быть доведена до уровня подготовки управляющих программ для оборудования;

• при широкой номенклатуре изделий технологические решения многовариантны;

• возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными

технологическими подразделениями.

Насущные требования по совершенствованию и сокращению сроков технологической подготовки производства вызвали необходимость в принципиально новом подходе к проектированию ТП с использованием методов систем автоматизированного проектирования (САПР).

Повышению эффективности автоматизированной разработки ТП во многом способствует рациональное сочетание типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проектирования, а также высокий уровень стандартизации и унификации изделий, оборудования и самих технологических процессов, позволяющих создавать и использовать соответствующие базы данных на основе информационных  технологий.

Внедрение гибкой технологии (технологии переналаживаемого производства) с широким использованием компьютерной техники и переналаживаемых средств автоматизации позволяет быстро и эффективно перестраивать ТП на изготовление новых изделий. Последнее  весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного производства, преобладающего в машиностроении.

2. Основные принципы построения технологии механической обработки в автоматизированных производственных системах

Раскрыть потенциальные возможности АПС и обеспечить их максимальную эффективность можно только тогда, когда проектированию АПС предшествуют глубокие технологические разработки, соблюдение основных принципов технологии. Рассмотрим некоторые из них.

1. Принцип завершенности заключается в том, что следует стремиться к выполнению всех операций в пределах одной АПС без промежуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или вспомогательные отделения. Для реализации принципа необходимы: обеспечение требований по технологичности изделий; разработка новых унифицированных методов обработки и контроля; расширение и обоснование типажа оборудования АПС с повышенными технологическими возможностями.

2. Принцип малооперационной технологии заключается в формировании ТП с максимально возможным укрупнением операций, с минимальным числом операций и установок в операциях. Для реализации принципа необходимы те же мероприятия, что и для принципа 1, а  также оптимизация маршрутов и операционной технологии, применение методов автоматизированного проектирования ТП.

3. Принцип «малолюдной» технологии заключается в обеспечении автоматической работы АПС в пределах всего производственного цикла. Для реализации принципа необходимы: стабилизация отклонений входных технологических параметров АПС (заготовок, инструментов, станков, оснастки); расширение и повышение надежности методов операционного информационного обеспечения; переход к гибким адаптивным системам управления СУ ТП со статистической коррекцией УП.

4. Принцип «безотладочной» технологии заключается в разработке ТП, не требующих отладки на рабочих позициях. Принцип особенно актуален для широкономенклатурных АПС, он близок к принципу  3. Для его реализации необходимы те же мероприятия, что и для принципа 3.

5. Принцип активно-управляемой технологии заключается в организации управления ТП и коррекции проектных решений на основе рабочей информации о ходе ТП. Корректировать можно как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства (ТПП). Для реализации принципа необходимы: разработка методов и алгоритмов  адаптивного управления ТП; разработка методов статистической коррекции базы данных (БД) для создания самообучающихся АПС.

6. Принцип оптимальности заключается в принятии решения на каждом этапе ТПП и управлении ТП на основе единого критерия оптимальности. Для реализации принципа необходимы: разработка теоретических основ оптимизации ТП; разработка алгоритмов оптимизации для условий работы АПС; разработка специальных технических, аппаратных, программных средств реализации указанных алгоритмов. Принцип оптимальности создает единую методическую основу решения технологических задач на всех уровнях и этапах, позволяет выработать наиболее эффективное, однозначное и взаимоувязанное решение указанных задач. Помимо рассмотренных для технологии АПС характерны и другие принципы: компьютерной технологии, информационной обеспеченности, интеграции, безбумажной документации, групповой технологии. Все они объединены в единую систему ТПП и управления, что позволяет говорить о создании принципиально новой технологии АПС, реализующей наиболее эффективные технические решения и максимально раскрывающей потенциальные технические и технологические

возможности АПС. Последний принцип групповой технологии является фундаментальным для всех АПС, так как именно он обеспечивает «гибкость» производства.

3. Направления развития машиностроительного производства

Сложившийся тип производственных структур машиностроительных предприятий характеризует ряд признаков:

• отсутствие ярко выраженной технологической специализации

машиностроительных производств;

• распыленность технологических ресурсов;

• во многих случаях избыточность или недостаточность мощностей

производственных систем;

• отсутствие гибкости производственных систем при переходе

предприятия к выпуску новой продукции.

Предметная специализация по предприятиям лежала в основе отрасли. Переход на выпуск принципиально новой продукции в этих условиях требует коренной перестройки с привлечением дополнительных инвестиций, получение которых затруднено. На смену постоянным организационным структурам промышленных предприятий предметной специализации должна прийти переменная структура на основе так называемой перманентно-изменяющейся

матрицы. Промышленное производство представляется как система предприятий корпоративного типа, состоящего из головного предприятия, определяющего вид выпускаемой продукции, и набора технологически

специализированных предприятий. Состав и количество таких предприятий определяются видом изготовляемых изделий. Такая структура легко изменяется в зависимости от запросов рынка. Ее формирование тесно связано с особенностями современного машиностроительного производства:

• формируется сфера информационных технологий инжиниринга, рынка предоставления информационных услуг, которые превращаются в самостоятельную отрасль, имеющую приоритетное значение для развития машиностроения;

• наука становится самостоятельным элементом производительных сил общества. Растет объем производства наукоемких изделий. Их разработки базируются на опережающих фундаментальных исследованиях, а не на ранее доминирующем эмпирическом подходе к созданию новых изделий;

• в качестве важнейшего фактора развития предприятий выступает конкуренция при регулирующей роли государства;

• происходит реструктуризация предприятий на основе рыночных законов экономики. Структура предприятия обеспечивает выполнение полного жизненного цикла изделий. Корпоративные стремления находят развитие в виде создания виртуальных предприятий;

• индивидуализация заказов, частая смена моделей изделий приводят

к повышению трудоемкости технологической подготовки производства и относительному уменьшению трудоемкости самого производства;

• основными показателями эффективности деятельности предприятий

становятся: время и надежность сроков выполнения заказов, качество и себестоимость изделий;

• возрастает роль информационных технологий инжиниринга,

существенным образом влияющих на все основные показатели экономики предприятия;

• развитие кооперации между предприятиями, расширение рынков сбыта изделий приводят к необходимости создания для производства единой информационной базы. Таким образом, современный этап развития машиностроения характеризуется необходимостью обеспечения конкурентоспособности производимой продукции, что означает оперативное реагирование производства на изменение потребительского спроса, снижение себестоимости ее выпуска при существенном сокращении сроков выпуска и обеспечение качества. Эта проблема предусматривает решение задачи сокращения времени на ТПП, связанного прежде всего с увеличением номенклатуры выпускаемой продукции при снижении величин партий, что требует создания быстропереналаживаемых производственных систем (ПС).

В условиях серийного производства ПС ориентированы на возможность выпуска достаточно широкой номенклатуры изделий. Каждая из существующих ПС изначально ориентирована на выпуск определенных видов изделий. При этом приходится говорить о ПС, как о распределенных производственных системах (РПС). Под РПС подразумевают отдельные ПС, организационно не связанные между собой, содержащие в своем составе технологическое оборудование, необходимое для выполнения ТП изготовления конкретного вида заданной для них продукции.

В последнее время скорость организационных перестроек в проектных организациях существенно опережает скорость перестройки на промышленных предприятиях, усиливается конкуренция. Все это остро ставит вопрос разработки методов обеспечения быстрой перестройки и адаптации ПС для выполнения создаваемых проектов, причем выполнение таких проектов должно предусматривать изготовление деталей широкой номенклатуры различного количества. Изделия с большим объемом выпуска также целесообразно начинать изготовлять на гибком производстве, начиная с малых программ.  Это позволит «довести» конструкцию изделия, отработать технологичность оригинальных деталей, ускорит сроки внедрения и наращивания объема выпуска. При этом перевод изготовления деталей с «гибкой » технологии на основную может происходить поэтапно по мере запуска оборудования на отдельных операциях. Высвобождающиеся при этом станки в «гибком» производстве будут задействованы на развитие мощностей оставшихся операций. И так до полного перевода на основное производство.

Появление рынка проектных услуг конструкторскими бюро выдвигает требование формирования ПС, способных реализовать разрабатываемые проекты в короткие сроки при обеспечении заданных параметров. Время жизненного цикла проекта может быть достаточно малым, поэтому проводить физическую перестройку существующих ПС для их реализации оказывается невозможным. Кроме того, при реализации нескольких проектов, а во многих случаях даже одного  требуется одновременное изготовление небольшого количества деталей различной номенклатуры. Здесь приходится говорить о многообъектном проектировании и изготовлении, при этом формируемая ПС должна быть объектно-ориентированной.

Формирование ПС традиционными методами, связанными с материальными перестройками существующих ПС, для этих целей оказывается

неприемлемым. Возникает необходимость в поиске новых подходов к процессам формирования ПС с требуемыми свойствами без осуществления трудоемких материальных перестроек. Подходом к решению данной проблемы является обеспечение возможности создания ПС на базе существующих, путем проведения мероприятий, использующих временные (на период жизненного цикла проекта) организационные связи, без трудоемких материальных перестроек.

Материальной основой такой ПС является совокупность технологического оборудования РПС в рамках фонда их свободного времени. Ввиду того что при построении такой ПС отсутствуют материальные изменения в РПС, а информация о ее структуре формируется и хранится только в памяти ЭВМ, такая ПС является виртуальной  производственной системой (ВПС), при этом обеспечивается значительное сокращение сроков ее создания.

Информация о параметрах свободных частей РПС может быть представлена в электронном виде и распространена с помощью различных информационных сетей, в частности глобальной сети Internet. В этом случае можно говорить о формировании рынка услуг РПС.

{/spoilers}