8. Технологическая подготовка гибких производственных систем

Мелкосерийное и среднесерийное производство изделийпри традиционной организации имеют ряд существенных недостатков:

1. ограниченная производительность из-за ручного обслуживания и управления станков;

2. низкий уровень использования капитальных вложений и медленный оборот средств (машинное время составляет 6…10% от общего фонда времени оборудования);

3. сложность обработки в связи с многооперационностью и многономенклатурностью, а также большим разнообразием станков, используемых на различных операциях;

4. большой объем незавершенного производства.

Эти недостатки устраняются при переходе к новой технологии на основе гибких автоматизированных производств, управляемыхЭВМ.

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) – это производственная система (ячейка, линия, участок, цех, завод), в которой реализуется комплексно-автоматизированное (автоматическое) групповое многономенклатурное производство, оперативно перестраиваемоев определенномпараметрическом диапазоне продукции, а работа всех функциональных компонентов (модулей) синхронизируется как единое целое многоуровневой автоматизированной системой управления [6].

ГАП – организационно-техническая производственная система, позволяющая в мелкосерийном и серийном многономенклатурном производстве заменить с минимальными затратами и в короткий срок выпускаемую продукцию на новую.

В структуре гибкой автоматизированной системы можно выделить пять подсистем: технологическую, межоперационную, управления, технологической подготовки производства и сервиса.Каждая из этих подсистем представляет собой человеко-машину, в которой трудоемкие функции выполняются ЭВМ, а творческие функции – конструкторами, технологами и организаторами производства, работающими на автоматизированных рабочих местах.

В результате такой интеграции создаются программы производства, дифференцированные до уровня технологических операций и очередности запуска партий объектов в изготовление, а также программы, управляющие работой входящего в систему оборудования.

Технологическая подсистема ГАП представляет собой совокупностьосновного и вспомогательного технологического оборудования и реализованного на нем технологического производственного процесса, в т.ч. контрольных и транспортных операций.

Межоперационная подсистема – совокупность техническихсредств межоперационного обслуживания заготовок, полуфабрикатов и готовой продукции, в т. ч. и межоперационного транспортирования, манипулирования и промежуточного накопления (хранения) объектов производства.

Подсистема управления – совокупность иерархически организованных и взаимодействующих между собой комплексов организационно-технологической автоматизированной системы управления и автоматизированной системы управления технологическими процессами, реализующих функции планирования, контроля, оперативно-производственного диспетчирования, локального и группового управления оборудованием.

Подсистема технологической подготовки производства ГАПпредставляет собой автономную часть системы технологической подготовки производства предприятия, включающую комплекс автоматизированного проектирования и отладки технологических процессов и управляющих программ, объектов производства, приспособлений и инструментов, а также комплекс оперативного их редактирования.

Подсистема сервиса ГАП выполняет функции поддерживания надежности работы всего оборудования и его систем управления, а также быстрого восстановления работоспособности при возможных отказах и сбоях.

Основными функциями ГАП являются производственные и информационные. Производственные функции реализуются технологической подсистемой в автоматическом режиме технологического процесса по выпуску определенной продукции; они решаются с помощью специфических для каждого производства технологических средств, которые построены на модульной основе.

Информационная функция реализуется подсистемой управления ГАП процессов сбора, обработки и предъявления информации о состоянии элементов ГАП и результатах производства линейному и функциональному персоналу, смежным управляющим звеньям, подсистемам сервиса и технологической подготовки производства в автоматизированном режиме.

Комплекс основного оборудования содержит модули обработки (сборки), контроля качества продукции, адаптивного и оптимального ведения технологического процесса, робототехники, межоперационного транспортирования и накопления, складирования и комплектации.

Специфическими особенностями технологической подготовки ГПС является использование принципиально новых методическихоснов построения ТП и переналаживаемых средств гибкой автоматизации – промышленных роботов (ПР). ПР могут встраиваться в существующую технологическую линию или проектироваться совместно с технологической линией как составная часть основного либо вспомогательного оборудования ГПС.

Подготовка гибкого производства включает в себя следующие этапы [6]: анализ производства, выбор состава ГПС и группирование объектов производства, проектирование технологических процессов, проектирование и изготовление средств технологического оснащения состава ГПС, создание ГПС, отладку ГПС, организацию и управление процессом технологической подготовки.

При анализе производства определяется технологическая группа деталей для данной ГПС. По результатам этой работы, обычно проводимой с помощью ЭВМ, определяются места возможного и наиболее рационального внедрения ГПС.

При группировании исходное множество данных разбивается на группы эквивалентности и отбираются или синтезируются элементы – представители каждого класса. Группирование данных необходимо при унификации и стандартизации деталей, технологических процессов, оборудования, а также при классификации деталей по конструктивно - технологическим признакам, являющейся основойсоздания группового метода производства и выбора состава ГПС.

При проектировании ТП различают общие и частные задачи. Под общей задачей понимают создание оптимальных ТП по одному или совокупности критериев оптимальности. К частным задачам относятся прогнозирование надежности ТП, синхронность операций по штучному времени, минимальные транспортные перемещения деталей и т.п.

В современном машиностроении наибольшее распространение получают методы проектирования процессов на базе типовых решений, основой которых является классификация деталей по конструкторско-технологическим признакам. Это позволяет проектировать ТП для изготовления всех деталей (соединений) данного класса, базирующихся на сходных высокопроизводительных методах обработки и сборки с использованием механизированных и автоматизированных средств производства.

После разработки ТП осуществляется выбор или проектирование и изготовление приспособлений и инструментов, комплектующих ПР. В зависимости от выполняемых функций ПР может оснащаться вспомогательным контрольным и мерительным инструментом, устройствами, обеспечивающими очистку баз детали и оборудования, а также инструментом для выполнения основных операций (сборки, сварки и т.д.). Исполнение технологической оснасткой своих функций осуществляется по командам системы управления робота.

В заключительной стадии подготовки гибкого производства монтируют и налаживают основное и вспомогательное оборудование, выполняют поузловой и общий монтаж, наладку и испытание всех узлов и систем в целом. Закончив испытания и отладку, ГПС передают в постоянную эксплуатацию.

Создание ГПС связано с реализацией сложного комплекса организационно-технических мероприятий. Поэтому актуальной является задача создания автоматизированной системы технологической подготовки (АСТП) ГПС, которая должна обеспечить все стадии технологической подготовки.

АСТП ГПС состоит из двух групп систем: общего и специального назначения. Система общего назначения включает управляющую систему и систему информационного обеспечения. Управляющая система необходима для решения вопросов планирования, взаимодействия, контроля и регулирования. Она связывает все системы воедино и организует их согласованное функционирование. Система информационного обеспечения служит для снабжения информацией технолога или оператора и программной системы, организации взаимодействия программных систем, формирования технической документации и ее тиражирования.

Система специального назначения применяется для решения конкретных задач ТП ГПС, например, задачи по определению облаcтей наиболее эффективного внедрения ГПС и разработке рекомендаций по подготовке завода к их внедрению.

В заключительном этапе АСТП ГПС формируется документация и управляющая программа. Важными документами являютсякарты наладки, расчетно-технологические карты, эскизы установов заготовок, циклограммы работы оборудования. Маршрутные и операционные карты в основном имеют справочное значение; используются для АСУП и для операций, выполняемых вне ГПС.

УП разрабатываются для основных и вспомогательных операций, для операций автоматической подналадки, работы загрузочно-разгрузочных роботов-манипуляторов, управления рабочими органами станков.