Краткая история автоматизации. Исполнитель

Краткая история автоматизации.

План:

1.Роль и перспективы развития автоматизации технологического процесса развитии Республики Узбекистана.

2.Основные сведения и понятия об автоматизации производства.

 {spoiler=Подробнее}

Перспективы развития автоматизации технологического процесса в  Республики Узбекистана началось с внедрению новых передовых технологии в регионы и модернизацию существующих объектов и выход их на ранки международного стандарта.

В 1981 году появилось второе поколение ГПС с управлением от ЭВМ, автоматизированными складами, транспортом, системой контроля и системой диагностики.

Недостаток – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

В США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

Преимущества ГАП по сравнению с участками, состоящими из универсальных станков:

• резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции благодаря более высокой загрузке оборудования;
• быстрое реагирование на изменение требований заказчиков;
• существенное повышение качества продукции за счет устранения ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде;
• сокращение времени производственного цикла в несколько раз;
• уменьшение капитальных вложений, площадей и численности обслуживающего персонала прежде всего за счет трехсменного режима работы, при этом две смены ведутся практически под наблюдением оператора;
• снижение объема незавершенного производства;
• повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса;
• улучшение условий труда, устранение сложных, трудоемких и тяжелых операций, освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда.

ГПС находят применение в основном в станкостроении, машиностроении.

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

• управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;
• число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 – 10;
• реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);
• наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии – более 70, в США – около 90%;
• различна и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии – от 50 до 200;
• нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 год

Основные предпосылки создания ГАП

Развитие научных основ ТПП технических средств и средств вычислительной техники послужило теоретической основой создания ГАП. Появление многоцелевых станков типа ОЦ промышленных роботов ПР, автоматизированных погрузочно-разгрузочных систем, транспортных средств и накопительных устройств, контрольно-измерительных машин КИМ, устройств управления ЧПУ и управляющих ЭВМ создало реальные предпосылки для комплексной автоматизации производственных процессов в условиях единичного ( вплоть до серийного) выпуска продукции. В то же время с появлением ГАП возникли серьезные проблемы так как этот вид производства по производительности значительно превосходит человеко-станочные системы, в связи с чем резко ужесточились требования к сокращению сроков ТПП что стало одним из сдерживающих факторов повышения производительности процесса в гибком производстве. В настоящее время расширение номенклатуры и усложнение продукции выпускаемой в машиностроении привели к тому что преобладающим типом производства становится не массовое и крупносерийное, а мелкосерийное многономенклатурное производство сложных непрерывно обновляемых объектов. Комплексная автоматизация мелкосерийного производства представляет особое направление в машиностроении, конечная цель которого выражается понятием – автоматизированное производство с гибко перестраиваемой технологией. В единичном, мелкосерийном производстве даже при установившейся специализации предприятия на выпуск продукции одного наименования, регулярность изготовления деталей резко отличается, вследствие чего трудоемкость конструкторской и ТПП весьма значительны.

Положение существенно изменяется в сторону снижения трудоемкости, если из отдельных наименований деталей сформировать группы конструктивно и технологически подобных деталей. Регулярность изготовления групп значительно выше их производство стабилизируется во времени и такой заказ можно рассматривать как объект для комплексной автоматизации. Опыт отечественных и зарубежных предприятий показал что такой подход к созданию ГПС единичного производства основанный на принципах групповой технологии является общепринятым.

Общая характеристика ГАП

ГАП дает возможность круглосуточной эксплуатации оборудования при не обязательном участии человека. В то же время создание ГАП еще не означает осуществление производства с полностью безлюдной технологией. Часть персонала выполняет операции по контролю за качеством продукции, комплектование приспособлений спутников заготовками и инструментом.

Принято считать что основной областью применения ГПС является серийное многономенклатурное производство которое с одной стороны граничит с единичным, а с другой с крупносерийным производством. В чистом виде в машиностроении ни одного из этих производств не существует. Следовательно область применения ГПС может быть практически не ограниченной, ГПС позволяет совместить принципы высокопроизводительных методов массового производства с гибкостью мелкосерийного. Это осуществляется за счет автоматизации всех основных, вспомогательных и других рабочих операций (пример – удаление стружки из глухого отверстия), а так же за счет объединения функций управления в общую автоматизированную систему. Анализ механической обработки показал что деталь находится в рабочей зоне станка не более 5–10% общего времени нахождения детали в цехе, станочное время используется так же малоэффективно так как непосредственно обработкой занято примерно 30% времени, а остальные 70% это позиционирование, загрузка, разгрузка, измерение и т.д.

В условиях ГПС время пребывания детали в рабочей зоне станка составляет 75% от общего времени нахождения детали в цехе и в структуре общего станочного времени ведущим становится время резания » 60%

Эффективность ГПС повышается за счет нахождения оптимального соотношения между производительностью и гибкостью желательно на более длительный срок. Построение ГАП осуществляется методом агрегатирования:

1. Типового обрабатывающего оборудования;
2. Измерительных и испытательных средств;
3. Режущего инструмента;
4. Унифицированные и стандартизованные элементы системы обеспечения и управления рабочим оборудованием.

Преимущества ГАП перед станочными системами с РУ

1. Позволяет обрабатывать различные по конструкции детали в любом порядке и варьировать объемы выпуска в зависимости от потребностей заказчика, а так же выравнивать условия обработки независимо от объема выпуска. Вследствие чего снижается величина экономически обоснованной партии.
2. Обеспечивается сокращение затрат и времени на подготовку производства за счет автоматизации проектно-конструкторских работ (САПРК, ТП) что позволяет работать по конкретным заказам уменьшая или исключая склад готовой продукции.
3. Увеличивается время использования оборудования за счет повышения сменности, 2–3 смены, а так же за счет уменьшения доли
4. Снижаются требования к квалификации оператора, сокращается потребность в рабочей силе, изменяется характер работы обслуживающего персонала, т.е. имеет место социальный эффект.
5. Имеется возможность наращивания или сокращения мощностей в зависимости от потребностей производства.
6. Может нарушатся принцип прямоточности перемещения заготовок внутри участка т.е. есть возможность возврата заготовки для последующей их доработки на станках которые были уже использованы на первоначальных операциях. Это приводит к сокращению количества станков и повышает коэффициент использования оборудования.

 ;

1. Максимальная концентрация операций на одном рабочем месте обеспечивает минимальное прослеживание детали.

ГПС обеспечивает трехсменную работу в автоматизированном режиме, повышение производительности труда в 3–4 раза, снижение себестоимости продукции в 3–5 раз. Цикл обработки сокращается примерно в 3 раза.

Общее понятие и определение ГПС

В соответствии с ГОСТом «Системы производственные гибкие – термины и определения» в качестве обобщающего используется термин ГПС если не требуется указания уровня ее структуры, сложности или степени ее автоматизации.

В широком смысле под производственной системой понимают совокупность производственных процессов и технических средств необходимых для изготовления той или иной геометрической формы. Если такая система предназначена для изготовления группы различных изделий то ее считают переналаживаемой или гибкой. Переналадка осуществляется без остановки производственного процесса. Таким образом ГПС это совокупность или отдельная единица технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования СОФ в автоматическом режиме, обладающая свойствами автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик. Основные компоненты ГПС можно представить в виде схемы:

1–Технологическое оборудование, станки

2–Транспортно складская система ТСС

3–Транспортно накопительная система ТСН

4–Система контроля изделий

5–Система удаления отходов

6–Система установки детали в спутники

7–Система инструментального обеспечения

8–Система управления

Состав и определение основных элементов ГПС

Первичной составляющей единицей при создании ГПС является гибкий производственный модуль ГПМ.

Модули подразделяются на основные – производящие определенную продукцию или вид информации и вспомогательные (ТСС, ТСН) . Таким образом ГПМ это ГПС состоящая из единицы технологического оборудования оснащенная автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные циклы и имеющая возможность встраиваться в системы более высокого уровня.

РТК – робото-технологический комплекс, это частный случай ГПМ при условии встраивания его в систему более высокого уровня. В ГПМ кроме станка могут входить накопители заготовок и готовых деталей, приспособления для транспортировки заготовок, спутники, устройства для загрузки и разгрузки в т.ч. ПР, устройства замены оснастки, устройства удаления стружки, устройства автоматизированного контроля включающие системы диагностики и переналадки. Из основных и вспомогательных модулей составляется гибкая автоматизированная линия ГАЛ, гибкий автоматизированный участок ГАУ, гибкий автоматизированный цех ГАЦ, и гибкий автоматизированный завод ГАЗ.

ГАЛ это ГПС состоящая из нескольких гибких модулей объединенных автоматизированной системой управления, функционирующая по технологическому маршруту в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования этого оборудования. В состав ГАЛ и ГАУ могут входить отдельно единицы такого технологического оборудования как автоматы и полуавтоматы, т.е. станки с жесткой системой управления , а также станки с РУ.

По степеням автоматизации различают два вида ГПС –

Гибкий производственный комплекс ГПК ­– это ГПС состоящая из нескольких гибких модулей объединенных автоматизированной системой управления, автоматизированной транспортно складской системой, автономно функционирующая в течении заданного интервала времени и имеющая возможность встраиваться в системы более высокого уровня.

Вторая степень ГАП это ГПС состоящая из нескольких или одного ГПК объединенных АСУ, содержащая АТСС (автоматизированная транспортно складская система) и осуществляющая автоматизированный переход на изготовление новых изделий с помощью автоматизированной системы научных исследований АСНИ, САПР и автоматизированной системы технологической подготовки производства АСТПП.

ГПК состоит из нескольких ГПМ, включает в себя производственную систему и системы обеспечения функционирования СОФ – это совокупность взаимосвязанных систем обеспечивающих ТПП изделий, управления ГПС с помощью ЭВМ, хранение и автоматическое перемещение объектов производства и технологической оснастки.

В состав СОФ входят:

1. Автоматизированная транспортная или транспортно складская (транспортно накопительная) система АТСС.
2. Автоматизированная система инструментального обеспечения АСИО.
3. Автоматизированная система контроля САК.
4. Автоматизированная система удаления отходов АСУО.
5. Система обеспечения профилактикой и ремонтом оборудования СПР.
6. Автоматизированная система управления техпроцессом АСУТП.
7. Система автоматизированного проектирования САПР.
8. Автоматизированная система технической подготовки производства АСТПП.
9. Автоматизированная система управления ГПС – АСУГПС.

Схематический состав и структура ГАП

АРМ – автоматизированное рабочее место.

Все перечисленные по схеме элементы реализуют автоматизацию (практически полностью) всех этапов ТПП. В рамках АСУ все эти элементы объединены единой информационно-вычислительной сетью. ГПС такого уровня должны обеспечивать:

1. Комплексную автоматизацию всего производственного процесса КТПП новых изделий, управления и планирования производства в целом;
2. Автоматизация производства изделий какими угодно малыми сериями до производства изделий в единичном исполнении;
3. Себестоимость изделий и производительность труда практически не отличается от значений достигнутых в производстве данного изделия массовым тиражом;
4. Сокращается численность работающих в несколько раз.

{/spoilers}