3.2. Кма на основе гибких производственных систем и

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Дальнейшее развитие науки и техники позволяет еще более автоматизировать строительно-монтажные работы. КМА должна охватывать все элементы и уровни строительного производства: технологические процессы, подготовку производства, разработку технологической документации, планирование, управление и т.д. При этом, учитывая разнообразность строительных объектов и технологий, система должна быть гибкой.

Понятие «гибкость» определяет возможность быстрой реакции системы на внешние и внутренние возмущения, способность производства по заданию извне переходить на возведение новых типов зданий, сооружений, их элементов (в пределах заданной номенклатуры конструкций и материалов) путем смены или изменения управляющих программ, а в случае выхода из строя отдельных машин и оборудования быстро осуществлять их замену. Введем некоторые понятия.



Автоматическая линия (АЛ) — это система рабочих машин действующих автоматически, расположенных в технологической последовательности, объединенных автоматическими устройствами и механизмами для изготовления, сборки, контроля изделий, транспортирования и хранения их в процессе изготовления и после него.

Важнейшей составляющей АЛ является система управления ее функционированием (микропроцессор или ЭВМ) и координирующая работу технологического и вспомогательного оборудования.

	Сложные по структуре и выполняемым функциям АЛ называют технологическими системами машин (ТСМ)

АЛ и ТСМ различают по степени гибкости:

• непереналаживаемые или жесткие;

• переналаживаемые;

• гибкие.

	Непереналаживаемые автоматические линии создаются для изделий массового выпуска, конструкция которых в течение длительного времени не изменятся.

Это позволяет реализовать на таких линиях самый рациональный для данного изделия технологический процесс, основанный на очень высокой концентрации операций, применять специальные машины-автоматы, роторные машины.

Экономическая эффективность автоматизации в таких условиях самая высокая, однако, «жесткая» автоматизация («жесткая» топология технологического процесса) не всегда позволяет непрерывно совершенствовать морально стареющую продукцию, что в определенных условиях может отрицательно сказаться на эффективности производства.

	Переналаживаемая АЛ предназначена для изготовления узкой номенклатуры изделий в диапазоне технологических возможностей специализированного оборудования.

Она обладает определенной гибкостью, однако, полностью автоматизировать переналадку оборудования на выпуск другой продукции технически и экономически не целесообразно.

Заранее известная номенклатура изделий позволяет включить в ее состав автоматы и полуавтоматы, жесткие транспортирующие системы и пр. Область их применения — серийное, крупносерийное и массовое производство.



Гибкие АЛ (гибкая производственная система — ГПС) — совокупность технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая способностью быстрой автоматизированной переналадки для изготовления различных изделий данного производства в установленных пределах их характеристик [38]

Сравнительная характеристика представлена на рис.3.5.

АЛ и ТСМ

Непереналаживаемые

или жесткие

Переналаживаемые

Гибкие

Специальные машины, автоматы, роторные машины, стационарные специальные транспортные системы

Специализированные машины, роботы, стационарные специализированные и мобильные транспортные системы

Универсальные машины, роботы, переналаживаемые специализированные и мобильные транспортные системы

Рис.3.5.

Когда Т.Уильямсон, в то время директор управления исследований и разработок фирмы «Молинз» (Великобритания), выдвинул свою концепцию, он имел в виду гибкую систему механической обработки деталей, и первые системы были установлены в механических цехах. В дальнейшем концепция «гибкости» была распространена на другие отрасли, в частности, строительное производство.

Гибкость технологического оборудования, позволяющая быстро, без особых затрат перестраивать производство на другие виды продукции, являются основным требованием для любого типа производства, от мелкосерийного до массового, но в наибольшей степени оно характерно для мелкосерийного и серийного выпуска продукции, где конструкции изделий меняются наиболее часто.

При внедрении ГПС не осуществляют переход на новый технологический процесс, который дает резкий толчек повышению производительности, а рассматривают концепцию, которая коренным образом меняет методы работы — от системы закупок материалов до сбыта готовой продукции.

ГПС позволяет ИЗМЕНЯТЬ:

• номенклатуру изготавливаемых изделий в соответствии с техническими возможностями оборудования;

• последовательность операций в технологическом процессе;

• состав оборудования (при отказе или изменении технологии);

• материал, из которого изготавливают изделие.

Различают 3 СТУПЕНИ ГПС по автоматизации:

1. гибкий производственный модуль;

2. гибкий производственный комплекс;

3. гибкое автоматизированное производство (линия, цех, завод и т.д.)

Элементарной структурной единицей ГПС является гибкий производственный модуль (ГПМ)

	ГПМ — гибкая производственная система в виде единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным устройством управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные циклы и обладающая способностью быстрой переналадки.

ГПМ при наличии в их составе промышленных роботов иногда называют роботизированными комплексами.

К средствам автоматизации ГПМ обычно относят накопители различного вида, устройства загрузки-выгрузки, ориентировки, замены технологической оснастки, инструмента и т.д.

ГПМ можно встраивать в гибкую производственную систему более высокого уровня: комплекс, линия, цех, завод.

	Гибкая производственная система, состоящая из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной транспортно-складской системой, называется гибким производственным комплексом (ГПК)

ГПК автономно функционирует в течение заданного интервала времени; его можно встраивать в систему более высокой ступени автоматизации — гибкое автоматизированное производство.

	Гибкое автоматизированное производство (ГАП) — гибкая производственная система, состоящая из одного или нескольких гибких производственных комплексов, объединенных автоматизированной системой управления производством и автоматизированной транспортно-складской системой.

Примерная структура ГАП представлена на рис.3.6.

ГАП обеспечивает быстрый переход на изготовление новых изделий при помощи ряда автоматизированных систем :

1. Научных исследований АСНИ.

2. Проектирования (САПР).

3. Технологической подготовки производства (АСТПП).

4. Управление предприятием (АСУП).

5. Транспортно-складской (АТСС).

6. Инструментального обеспечения (АСИО).

7. Контроля (АСК).

8. Удаления отходов (АСУО).

Каждая система решает те или иные задачи по технологии строительного производства.

Центр управления ГАП

(центральная ЭВМ)

Гибкие производственные комплексы

Автоматизи

рованная

транспортно-складская

система

Автоматизированная система контроля

Автоматизированная система инструментального

обеспечения

Автоматизированная система удаления

отходов

ГПМ

ГПМ

ГПМ

Рис3.6. Примерная структура ГАП

В АСНИ осуществляется прогноз развития не только всей отрасли, но и отдельных составных ее элементов, включая совершенствование техники старых поколений, разработку перспективных технологий, машин, организации работ и т.д. В этой же системе также прогнозируется возможность использования новых строительных конструкций и материалов, их влияние на изменение технологичности работ, а также на улучшение качества строительно-монтажных работ и сокращение сроков строительства.

САПР позволяет получить оптимальные проектные решения по всем разделам проекта. Принципиально меняется технология проектирования зданий и сооружений на основе взаимодействия человека и ЭВМ в сложной человеко-машинной системе, которой является САПР на основе диалогового режима и автоматического режима.

В АСТПП решаются задачи оптимизации проекта производства работ (ППР).

В составе ППР технологическое проектирование состоит в уточнении технологических карт и карт трудовых процессов на отдельные виды и процессы работ с учетом конкретно выделенных марок строительных машин и квалификационного состава звеньев и бригад.

Системы: АТСС, АСИО, АСУО, АСК и ряд других обеспечивают связь в единую технологическую систему либо связь со вспомогательными производствами.

АСУП — автоматизированная система управления предприятием обеспечивает планирование работы по номенклатуре и объему строительного производства и оперативное руководство ими в ходе возведения зданий и сооружений.

Примерная схема взаимодействия подсистем в рамках предприятия приведена на рис.3.7.

Все существующие автоматизированные системы базируются на использовании единой информационно-вычислительной сети. В общем случае сеть включает три уровня:

• нижний;

• средний;

• верхний.

Центр управления гибкой

производственной системой

Автоматизированная система управления предприятием

Центры управления ГАП

Автоматизированная система

научных

исследований

Система автоматизированного

проектирования

Автоматизированная система технологической подготовки производства

ГАП

ГАП

ГАП

Рис.3.7. Схема взаимодействия автоматизированных подсистем в рамках предприятия

На нижнем уровне осуществляется непосредственное управление технологическими модулями и комплексами.

На среднем — управление группами ГПМ, ГПК, т.е. гибкой автоматизированной линией, ГАП.

На верхнем уровне осуществляется общий контроль, управление, организация коммерческих операций и т.п. на уровне всего предприятия, организации, треста.

Аппаратно вся система объединена в локальную информационно-вычислительную сеть. Существенное требование к сети — возможность изменять программы для модулей (строительных машин с бортовым компьютером) непосредственно во время работы, а также оперативно давать информацию о ходе строительства и возможных непредвиденных отклонениях. В сети предусматривают защиту от несанкционированного допуска, систему выявления ошибок при передаче информации и т.п.

Основным принципом построения ГАЛ в строительном производстве является компоновка их из унифицированных модулей. К последним относят ГПМ для выполнения комплекса сборочных, окрасочных, складских, погрузочно-разгрузочных работ и.т. Примером может служить следующая технологическая схема возведения зданий и сооружений из готовых конструкций и блоков с использованием ГАЛ [3] Рис.3.8.