10. Алгоритм создания первой гпс

Создание ГПС начинается с определения ее параметров. Исходные параметры ГПС зависят от объема выпуска, характеристики деталей, технологии их обработки, целей, которые необходимо достичь, степени автоматизации и перспективных задач модернизации производства. Особенным является задание степени гибкости, т.е. определение номенклатуры деталей, разнообразия их видов для обработки на данной ГПС. Опыт создания ГПС показывает, что при проектировании исходят из ограниченного числа различных деталей (10–12), иногда больше с пониманием, что число разнообразных деталей будет расти по мере освоения ГПС, подготовки и накопления управляющих программ.

Наряду с постоянными целями повышения производительности и снижение себестоимости продукции, целями создания отдельных ГПС может быть и освобождение человека от выполнения тяжелой или монотонной работы, вредных условий или чисто техническая задача, такая, как переход на полную обработку деталей за одну операцию с целью сокращения сроков поставки готовой продукции, дорогостоящих заделов.

От внедрения первой ГПС не следует ожидать решения всех задач производства. Только внедрение нескольких ГПС, постепенное наращивание интеграции производства выявят полностью эффективность и первой ГПС. Однако первая ГПС закладывает основу для создания интегрированного производства. Это главная цель первой ГПС, которая должна увязываться с внедрением последующих ГПС в рамках перспективного плана постоянной модернизации производства.

Одновременно с разработкой первой ГПС необходимо проводить подготовку практически всех функциональных подразделений завода к внедрению и обеспечению ее работы. Первая ГПС на заводе является своеобразным полигоном, апробированием решения различных задач комплексной всесторонней автоматизации производства, электронизации управления и дело производства, постепенной интеграции всех функциональных подразделений. Для создания благоприятного климата перехода на концепцию гибкого производства первая ГПС может иметь ограниченную гибкость, однако достаточную, чтобы обеспечить ее работу в три смены.

Первая ГПС не должна быть сложной, но в то же время должна иметь особенности гибкого производства, например: какое-то количество часов или одну смену работать в ’’безлюдном” режиме; допускать электронизацию графика производства; обрабатывать детали вне очереди и по заданной приоритетности. Число станков в первой ГПС не должно быть большим; четыре-пять одинаковых ОЦ обеспечат достаточную гибкость обработки любых деталей на любом станке системы в любой последовательности. Предпочтение следует отдавать транспортировке заготовок (деталей) между складом и станками робокарами на паллетах. Желательно на первой ГПС иметь автоматизированную систему загрузки инструмента в магазины ОЦ роботом из центрального дополнительного склада. На первой стадии внедрения эта операция может осуществляться вручную, робот может быть введен позже.

Первой задачей подготовительной работы в конструкторском бюро и технологическом отделе является анализ деталей всех изделий, выпускаемых заводом, с точки зрения отбора нескольких для обработки на первой ГПС. Проводится оценка существующей технологии обработки этих деталей по операциям и переходам с целью ее улучшения, применения современных материалов и методов обработки. При выборе деталей должен учитываться и такой фактор, как сложность деталей в обработке, трудности достижения заданной точности. Следует выбирать не самые сложные в указанном смысле детали, чтобы не затруднять пуск первой ГПС. Конструктор должен избегать выбора каких-то уникальных деталей по сложности их обработки, технолог не должен вводить какие-то уникальные сложные технологические переходы. На первой ГПС следует иметь все типовое и привычное. Начатая работа по оценке технологичности конструкций деталей с точки зрения гибкого производства продолжается и после определения и отбора нескольких деталей для обработки на первой ГПС. Опыт этой ГПС позволит уточнить требования к технологичности деталей для их обработки на следующих ГПС.

В процессе внедрения первой ГПС проводится работа по рационализации инструментального хозяйства, организации централизованных участков настройки инструмента на размер вне станка, рационализации оснастки и приспособлений, подготовке к паллетизации подачи заготовок на станки. При подготовке управляющих программ необходимо соблюдать принцип преемственности в программировании различных переходов обработки деталей, что позволит составлять программы блоками.

На первой ГПС должны пройти соответствующую переподготовку специалисты по ремонту и содержанию оборудования. В связи с этим желательно, чтобы система имела самодиагностику хотя бы отдельных ее модулей, устройств, автоматическую систему регистрации отказов, их причин и способов устранения для отработки организации соответствующего обслуживания оборудования.

Параллельно следует осуществлять и подготовку к автоматизации постоянной инвентаризации, планирования и обеспечения материального снабжения, полного учета имеющихся и потребных заготовок, инструмента, оснастки, приспособлений и других материалов. Автоматизация инвентаризации должна включать и банк спецификаций различных исходных материалов, основных и вспомогательных, включая и возможные их заменители.

В подготовительный период разрабатывается схема-планировка первой ГПС с привязкой ее к существующим или новым производственным площадям с учетом их характеристик (ширина пролетов, высота цеха, прочность опор и пр.), оборудования помещений для установки вычислительной техники, возможности использовать подвальные помещения для вспомогательного обслуживания (транспортировка стружки, подача охлаждающей жидкости и пр.). Заблаговременно составляют график освобождения помещений и установки станков и оборудования первой ГПС, что выполняют также поэтапно; по мере поступления и установки ОЦ будущей ГПС начинают выпускать продукцию при обслуживании операторами.

В период подготовки к пуску первой ГПС экономический (финансовый) отдел рассматривает различные варианты, проводит прединвестиционный анализ по ходу создания ГПС, уточняет расчеты себестоимости обработки деталей по всем статьям производственных затрат, знакомится с аналогичной работой, проводимой на других заводах, использующих ГПС.

В выполнении перечисленных и других необходимых подготовительных работ участвуют все специалисты завода, что делает их ответственными за общий успех внедрения ГПС. Подготовительная работа переходит в работу по обеспечению пуска, а затем и эксплуатации первых и последующих ГПС.

Это имеет отношение и к действующему на заводе технологическому оборудованию. Таким образом, еще до установки и пуска первой ГПС достигается повышение эффективности производства за счет введения отдельных элементов новой организации производства, повышения загрузки оборудования.

На заводах, не имеющих достаточного опыта эксплуатации станков с ЧПУ, первой внедряемой ГПС должна быть типовая ГПС, повторяющая в основном уже действующие ГПС на других заводах, что значительно облегчит ее внедрение и соответствующую переподготовку кадров. Последующие ГПС будут ориентироваться на особенности конкретного производства и на его перспективное развитие.

Подготовительная работа должна рассматриваться как обязательный этап внедрения ГПС. Она дает возможность также уточнять отдельные элементы проектируемой первой ГПС, своевременно менять отдельные решения, насколько это возможно, уточнять цели и задачи по ходу создания ГПС.

Завершением подготовительной работы является составление плана создания, отладки и пуска ГПС. План создания должен быть всесторонним и иметь следующее содержание.

Раздел 1. Постановка задач, определение целей и выработка стратегии. Оценка производственной стратегии, задач и целей внедрения ГПС. Общая концепция интеграции создаваемой ГПС с САПР и АСТПП. Определение общего выпуска, повышение производительности труда и снижение себестоимости. Определение степени гибкости будущей ГПС, обработка ограниченной или широкой номенклатуры деталей, включение одинаковых или разных ОЦ и ТОЦ. Планирование размещений будущей ГПС в новом или существующем помещении, включая вопросы подвода энергии, воздуха, охлаждающей жидкости, отвода стружки и пр. Составление общего описания ГПС.

Раздел 2. Выбор деталей и оценка технологии их обработки на ГПС. Выбор принятого первоначального количества деталей для обработки на ГПС по анализу всех деталей изделий, проведенному на стадии подготовки; установление желательного разнообразия деталей по форме, размерам, переходам обработки, разному объему выпуска. Переконструирование отдельных деталей в целях повышения их технологичности и гибкости (это рекомендуется, если в производстве уже используются САПР и АСТПП). Оценка существующей технологии обработки выбранных деталей, последовательность переходов с целью достижения заданной точности при их обработке в одну операцию, исследование возможности использования новейших материалов и технологии их обработки, включение оборудования для термообработки или других способов упрочнения в состав ГПС или выполнение этих операций вне ГПС, выбор повышенных режимов резания с тем, чтобы полностью использовать возможности новых режущих материалов, и другие вопросы.

Раздел 3. Выбор станков и другого оборудования. Анализ возможностей стандартных станков и другого оборудования по требуемым параметрам (величина основных перемещений и число программируемых осей перемещений, мощность главного привода, число инструментов в магазине, система управления, производительность и пр.); определение необходимости введения каких- либо изменений с точки зрения загрузки заготовок на станок, средств автоматизации слежения за состоянием инструмента, подналадки инструмента на заданный размер; включение моющего и другого оборудования. Выявляется необходимость создания специальных ОЦ или ТОЦ.

Раздел 4. Выбор транспортно-складского модуля и схемы расстановки оборудования. Выбор способа установки, транспортировки и складирования заготовок (деталей), инструмента, элементов УСП, приспособлений и оснастки; планирование маршрутов перемещения транспортных средств и расстановки станков и другого оборудования (конвейер в сочетании с робокаром, робокар в сочетании с рельсовой тележкой и др.); организация других материальных потоков. Разработка оптимальной схемы-планировки ГПС в соответствии с имеющимися площадями и материальными потоками, размещения станков, другого оборудования и склада.

Раздел 5. Обеспечение режущим и измерительным инструментом, оснасткой и приспособлениями. Определение числа и номенклатуры режущего инструмента с учетом дублеров измерительного инструмента; организация участка настройки инструмента на размер вне станка; приобретение или изготовление необходимого оборудования (обычно поставляется в комплекте с системой). Конструирование и изготовление специальных приспособлений или наборов элементов УСП или УНП, приобретение стандартных УСП. Организация хранения и подачи приспособлений к позициям установки заготовок.

Раздел 6. Мероприятия по обеспечению надежности работы ГПС. Реорганизация службы содержания и ремонта оборудования. Исследование возможности использования встроенной самодиагностики оборудования; разработка системы автоматического слежения за отказами, причинами простоев; организационные мероприятия по сокращению времени устранения отказов; организация профилактики и меры по повышению дисциплины технического обслуживания оборудования; разработка соответствующих правил и инструкций по использованию и обслуживанию оборудования и систем управления, порядка действий при отказе отдельных станков или всей системы, порядка восстановления работы системы и др.

Раздел 7. Выбор системы управления и средств вычислительной техники. Выбор системы управления различными модулями и всей системой в целом; выбор управляющей ЭВМ (DNC) и микропроцессорной техники управления отдельными функциями; разработка управляющих программ для выбранных деталей, специального программного обеспечения, например, для слежения за состоянием оборудования, автоматизации хронометража и анализа простоев, обработки деталей по приоритетам и др. Разработка информационных потоков и программного обеспечения сбора и передачи информации для принятия решений на каждом уровне управления и пр.

Раздел 8. Организация планирование и график работы ГПС. Разработка оперативного планирования и графика работы ГПС с использованием имитационного моделирования, плана материального обеспечения, поставки заготовок; инвентаризация незавершенного производства. Разработка процедуры увязки загрузки ГПС с загрузкой другого оборудования, со сборочными участками. Определение количества обслуживающего персонала, организация работы по методу сквозных комплексных бригад; организация работы в три смены с учетом возможности работы в «безлюдном» режиме в третью смену и др. Рассмотрение вопросов будущей интеграции создаваемой ГПС с другими системами, внедренными и планируемыми (САПР, АСТПП, другие ГПС).

Раздел 9. Переподготовка кадров и техника безопасности. Анализ и аттестация имеющихся кадров в целях их переподготовки для обслуживания создаваемой ГПС; организация их переподготовки, привлечение к отладке и пусковым работам, знакомство с отладкой системы на заводе-изготовителе; организация подготовки кадров ремонтников (механиков, электриков, электронщиков и др.). Решение вопросов техники безопасности при обслуживании ГПС, установке заготовок, смене инструментов в магазине ОЦ и др.

Раздел 10. Установка, отладка и пуск системы. Подготовка помещений для приемки станков и другого оборудования, контроль подъемно-транспортных средств, фундаментов; установка станков, организация их работы в отладочном режиме с выпуском продукции; отладка транспортной системы, системы управления, других функциональных подсистем; проведение приемочных испытаний с участием поставщиков различного оборудования, эксплуатация, наращивание объема выпуска до проектных показателей.

Раздел 11. Технико-экономические показатели ГПС. Анализ различных вариантов решения функциональных задач ГПС по стоимости и эксплуатационным расходам, расчет различных технико-экономических показателей. Уточнение расчетов по ходу создания системы с учетом ввода изменений и уточнений в первоначальный проект. Разработка имитационной модели расчета экономических показателей работы ГПС.

Раздел 12. Организационные мероприятия по обеспечению выполнения плана. Выбор проектной организации, завода-изготовителя, разработка и согласование проекта ГПС, утверждение проекта. Согласование и уточнение сроков проектирования, поставок оборудования, пусконаладочных работ, расчет и планирование персонала завода, подключаемого к решению создания ГПС и выполнения разделов плана. Утверждение ответственных по разделам плана. Организация работы технического комитета при главном инженере завода по созданию и внедрению ГПС. Организация и контроль за пусконаладочными работами.

Данные разделы плана создания и внедрения ГПС являются примерными и должны уточняться в каждом конкретном случае в зависимости от условий завода, на котором планируется внедрение ГПС. Каждый раздел плана требует более детальной проработки в соответствии с имеющимся опытом других заводов. Детальная проработка конкретных мероприятий и заданий в каждом разделе позволит установить сроки их выполнения по аналогии с принятой практикой и имеющимися возможностями. В целом на разработку детального плана при проведении предварительной подготовительной работы может потребоваться от 3 до 6 месяцев (каждый раздел разрабатывается соответствующими функциональными подразделениями завода при координации техническим комитетом при главном инженере), на реализацию плана 2,5-3 года (при условии включения в систему стандартного оборудования и унифицированных систем управления).

Создание ГПС нарастающим методом, за шагом. Особенностью гибких производственных систем является возможность их создания и внедрения поэтапно (шаг за шагом), постепенно наращивая их сложность по мере появления производственной необходимости, приобретения достаточного опыта эксплуатации и планов модернизации.

Можно рекомендовать следующие шаги внедрения гибкого производства:

Ш а г 1. Внедрение групповой обработки деталей на отдельных станках с ЧПУ типа ОЦ со столом на две детали, с обслуживанием оператором, включая установку детали. Возможен вариант, когда уже на этом шаге планирование, подготовка производства и управляющих программ осуществляются с помощью системы САПР - АСТПП, если они внедрены на производстве как самостоятельные системы.

Ш а г 2. Станки типа ОЦ оснащаются тактовыми накопителями (столами) /на которых передача заготовок с паллетами на станок автоматическая. В случае станков типа ТОЦ для загрузки заготовок применяется робот; смена инструмента и его подналадка осуществляется оператором вручную.

Ш а г 3. На базе ОЦ создается ГПМ, который может длительное время работать в "безлюдном” режиме. ГПС может иметь средства слежения за состоянием инструмента, измерения размеров в процессе обработки; инструментальный магазин может вмешать до ста инструментов. Завершается создание ГПМ его связью с центральной ЭВМ для передачи производственной информации (появляется обратная связь).

Ш а г 4. Два и более ГПМ объединяются единым транспортом (обычно рельсовой тележкой) для передачи заготовок с паллетами с позиций ожидания на станки. Характерно наличие централизованной позиции для установки заготовок в приспособлениях и на паллетах для подачи на любой станок. В линию со станками при необходимости может встраиваться машина для мойки деталей и паллета. Заготовки, специальные приспособления и элементы УСП подаются в позицию установки вручную с помощью средств механизации. Каждый станок и моющая машина оснащаются двухпозиционным поворотным устройством для смены заготовок и передачи их на рельсовую тележку, а с последней – автоматически на позицию ожидания, которых может быть до 15 на каждый станок. Использование большого числа режущего инструмента требует на этом шаге организовать централизованную настройку инструмента на размер вне станка.

Ш а г 5. Автоматизируется смена инструмента из общего стеллажа-склада роботом в магазины ОЦ и обратно, что увеличивает гибкость ГПМ.

Ш а г 6. Внедряется управление станками от центральной ЭВМ, разрабатывается программное обеспечение для автоматического слежения за состоянием инструмента и работой станков с центрального пульта.

Ш а г 7. Увеличивается число ОЦ, которые связываются единой транспортной системой и единым складом заготовок, оснастки и приспособлений. Позицию установки заготовок удаляют от станков, освобождая место для движения тележек.

Ш а г 8. Создается ГПС путем интеграции системы управления всех функций, станками в режиме DNС, транспортом и складом, установкой заготовок, настройки на размер вне станка и др.

Ш а г 9. Интеграция ГПС с системой САПР и АСТПП и другими системами (АСИО, АСУ, инвентаризации-ресурсов и др.). На данном шаге внедряется оперативное планирование и динамичный график производства, контролируемый ЭВМ. ЭВМ имеет возможность отслеживать обработку каждой детали, объем незавершенного производства в реальном времени.

Ш а г 10. Интеграция системы обеспечения качества продукции, передача функций контроля размеров обрабатываемых деталей машинам, слежение за качеством исходных материалов, предупреждение брака, автоматизация возврата исправимого брака на доработку на ГПС.

Шаг 11. Интеграция систем профилактики, содержания оборудования и устранения неполадок с системой управления ГПС (системы автоматизации диагностики, автоматизации записи истории отказов и др.).

Шаг 12. Интеграция посредством информационных потоков отдельных ГПС (ГПС заготовительного производства, сборки, АСУП), развитие системы сбора и обработки информации для принятия решений. Использование имитационных моделей для управления производством.

Таким образом, шаг за шагом осуществляется переход к гибкому производству от станков с ЧПУ к ГПС и интеграции производства. На каждом шаге создание систем должно обеспечивать возможность их дальнейшей интеграции, для чего необходимо, как отмечалось ранее иметь конкретный план развития и модификации производства на перспективу Такой подход позволяет наращивать производственные мощности в разные периоды в зависимости от потребностей и постепенно увеличивать комплексность и степень автоматизации производства.

Каждый очередной шаг должен использовать опыт предыдущего шага, где важны преемственность и тесный контакт разработчиков и эксплуатационников. На предприятии создание одной ГПС может завершаться, а другой только начинаться, параллельно могут создаваться несколько систем; при этом опыт, накопленный при создании первой ГПС, ускорит переход с одного шага к другому при внедрении гибких систем на других участках, в цехах и всего производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии в краткой форме изложен материал, соответствующий рекомендациям Федерального государственного образовательного стандарта по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профилю «Металлообрабатывающие станки и комплексы», дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение ГПС» и 15.03.01 «Машиностроение», профилю «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительного производства», дисциплине «Гибкие производственные системы». Представлена расшифровка общетехнических терминов, применяемых в области автоматизированных систем управления предприятием, обозначены этапы развития автоматизированного производства. Особое внимание уделено принципам и методам групповой обработки деталей. Даны рекомендации по конструированию комплексной детали и проектированию групповых технологических процессов. Ряд разделов посвящен инструментальному и метрологическому обеспечению ГПС, приведены алгоритм создания ГПС и примеры компоновок.

Учитывая, что в последнее десятилетие практически отсутствовал выпуск учебной литературы данного направления, в учебном пособии восполнен этот пробел и представлены современные разработки данной проблематики.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кожевников Д.В. Режущий инструмент / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников и др. М.: Машиностроение, 2005. 528 с.

2. Солоненко В.Г. Резание металлов и режущий инструмент / В.Г. Солоненко, А.А. Рыжин. Инфра-М, 2011. 416 с.

3. Схиртладзе А.Г. Технологическая оснастка машиностроительных производств / А.Г. Схиртладзе. М.: Станкин, 1999. Ч. 1 Ч. 2.

4. Гапонкин В.А. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки / В.А. Гапонкин, Л.К. Лукашев, Т.Г. Суворова. М.: Машиностроение, 1990.

5. Филиппов Г.В. Режущий инструмент / Г.В. Филиппов. Л.: Машиностроение, 1981.

6. Грановский Г.И. Резание металлов / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. М.: Высш. шк., 1985.

7. Сахаров Г.Н. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов и др. М.: Машиностроение, 1989.

8. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства: в 2 т. Т.1. Организация группового производства / С.П. Митрофанов - 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1983. – 407 с.

9. Технологическая подготовка гибких производственных систем /С.П. Митрофанов, Д.Д. Куликов, О.Н. Миляев, Б.С. Падун; под общ. ред. С.П. Митрофанова. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1987. – 350 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	3
1. Общетехнические термины и пояснения, применяемые в области автоматизированных систем управления предприятием.	5
2. ГПС – будущее машиностроения	24
2.1. Этапы развития автоматизированного машиностроительного производства 2.2. Проблемы повышения производительности труда и качества продукции в машиностроении 2.3. Гибкое производство – новая концепция в машиностроении	24 29 36
2.4. Основные характеристики гибкого производства	41
3. Технологическая гибкость автоматизированного машиностроительного производства	49
4. Групповая обработка – основа формирования ГПС	58
4.1. Особенности групповой обработки	58
4.2. Типовой принцип проектирования технологических процессов 4.3. Сущность и организация групповой обработки. Комплексная заготовка 4.4. Принципиальные основы группового метода производства 4.5. Разработка технологических процессов 5. Инструментальное обеспечение ГПС	59 60 62 70 77
6. Метрологическое обеспечение ГПС	87
7. Конструкторско-технологическое обеспечение ГПС для заготовительного производства	102
8. Конструкторско-технологическое обеспечение ГПС сборки	107
9. Планировка ГПС	111
10. Алгоритм создания первой ГПС	121
Заключение	132
Библиографический список	133

Учебное издание

Пачевский Владимир Морицович

Сафонов Сергей Владимирович

Яценко Светлана Николаевна

Краснова Марина Николаевна

ГПС.

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В авторской редакции

Компьютерный набор И.И. Зверевой

Подписано к изданию 07.12.2015.

Объем данных 1,2 Мб.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический

университет»