4. Технологические процессы - основа автоматизированного производства

   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, контроль, межоперационное транспортирование, 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). Термообработка, сушка, окраска и другие процессы, в отличие от обработки и сборки не требующие строгой ориентации деталей, относятся ко второму классу.

Кроме того, ТП подразделяют на дискретные и непрерывные.

Для дискретных процессов характерны прерывистость и строгая последовательность рабочих и холостых движений. Непрерывные процессы изменяются плавно, без скачков (например, бесцентровое шлифование, протягивание). Такое подразделение носит условий характер, так как большинство процессов сочетают дискретность с непрерывностью. ТП автоматизированного производства по сравнению с технологиями неавтоматизированного производства имеют свою специфику, обусловленную следующими объективными факторами.

1. Автоматизированные ТП включают в себя не только операции механической обработки резанием, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции.

2. 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.

3. Многовариантность технологических решений при широкой номенклатуре выпускаемых изделий.

4. Высокая степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

Требования совершенствования и сокращения сроков технологической подготовки производства обусловили необходимость принципиально нового подхода к проектированию ТП — с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). Эффективность автоматизированной разработки ТП во многом определяется рациональным сочетанием типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проектирования, а также высоким уровнем стандартизации и унификации выпускаемых изделий, оборудования и самих ТП.

Внедрение гибких технологий, широкое использование средств вычислительной техники и роботов позволяет быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий, что весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного производств, преобладающих в машиностроении.

Раскрыть потенциальные возможности и обеспечить максимальную эффективность автоматизированных производственных систем (АПС) можно только в том случае, если их проектированию предшествуют глубокие технологические разработки и при этом соблюдаются основные принципы технологии:

5. Принцип завершенности. Необходимость стремления к выполнению всех операций в пределах одной АПС, т.е. без промежуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или вспомогательные отделения. Для реализации этого принципа следует обеспечить технологичность изделий; разработать новые унифицированные методы обработки и контроля; расширить и обосновать тип оборудования АПС с повышенными технологическими возможностями.

6. Принцип малооперационной технологии.

Формирование ТП с максимально возможным укрупнением операций и минимальным числом операций и установок в операциях. Для реализации этого принципа необходимы те же мероприятия, что и для реализации первого принципа, а также оптимизация маршрутов и операционных технологии с применением методов автоматизированного проектирования ТП.

7. Принцип «малолюдной» технологии. Обеспечение автоматической работы АПС в пределах всего производственного цикла. Для реализации этого 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).

8. Принцип «безотладочной» технологии. Разработка ТП, не требующих отладки на рабочих позициях, что особенно актуально для широкономенклатурных АПС. Этот принцип близок к третьему принципу и для его реализации необходимы те же мероприятия.

9. Принцип активно-управляемой технологии.

Организация управления ТП и коррекция проектных решений на основе рабочей информации о ходе этого ТП. Корректироваться могут как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства (ТПП). Для реализации этого принципа необходимы разработка методов и алгоритмов адаптивного управления ТП и методов статистической коррекции базы данных для создания самообучающихся АПС.

10. Принцип оптимальности. Принятие решения на каждом этапе ТПП и управления ТП на основе единого критерия оптимальности. Для реализации этого принципа необходимо использование методов оптимизации ТП; разработка алгоритмов оптимизации для условий работы АПС; применение или 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 ставить вопрос о создании принципиально новой технологии АПС, реализующей наиболее эффективные технические решения и максимально раскрывающей потенциальные технические и технологические возможности АПС. Принцип групповой технологии является фундаментальным для всех АПС, так как именно он обеспечивает «гибкость» производства.