Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Системы управления на машиностроительном предприятии - Гибкие производственные системы

Article Index
Системы управления на машиностроительном предприятии
Виды изделий
Основные надписи
Эксплуатационные документы
Оформление ЭД
Единая система технической документации
Стадии разработки технологической документации
Унифицированная система документации
Система информационно-библиографической документации
Система управления документами
Система показателей качества продукции
Коэффициенты применяемости и повторяемости
Единая система технологической подготовки производства
Технологичность конструкции изделия
Методы сравнения технологических процессов
Надежность в технике
Составляющие надежности
Системы управления в машиностроении
Типовые подходы к построению структур управления
Выбор структуры управления
Виды структур управления
Бригадная структура управления
Принципы построения структур управления
Гибкие производственные системы
Классификация производственных систем
Производительность ГПС
Эффективность работы ГПС
Автоматизированные станочные системы ГПС
Управление на машиностроительном предприятии
Машиностроение: системы автоматизированного проектирования
Машиностроение: техническая подготовка производства
All Pages

ГИБКИЕ ПРОИЗВЕДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

 


В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производственная система (ГПС) (гибкое автоматизированное производство – ГАП) – совокупность в разных сочетаниях оборудования с программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

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.

Верным 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.

История развития

Периоды развития ГПС:

· период – 60–70 годы – разработка и проверка базисных принципов создания;

· период – 80 годы – разработка и создание элементной техники и технологии;

· период – 90 годы – разработка и создание системы комплексов ГП.

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков–автоматов.

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 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:

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.

Различна и степень гибкости ГПС. 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 года.

Основные понятия и определения

Производственным процессом в машиностроении называют совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий. В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия необходимы еще и вспомогательные процессы

Наибольшее распространение получили ГАП в механообработке. Здесь сформировались типичные структуры – модули, объединяемые в линии или участки с помощью транспортно–складских систем. Состав модуля включает:

- обрабатывающий центр;

- накопитель паллет или кассет и средства ЧПУ. Сравнительные данные по использованию ГАП в различных технологиях:

· металлообработка ковкой – 50 %;

· металлообработка штамповкой – 21 %;

· формовка – 12 %;

· сборка – 5 %;

· остальные технологии – 12 %.

Сложнее всего происходит внедрение ГАП в сборочные производство, это связано:

· со сложностью и разнообразием объектов сборки и необходимой для

этой сборки оснастки;

· коротким циклом операций сборки;

· не жесткостью или упругостью деталей;

· необходимостью в настройке, подгонке и учете малых допусков в

сочленении деталей.

В сборочных ГАП центральным компонентом являются роботы с развитой сенсорикой и высоким уровнем машинного интеллекта, что влияет на увеличение уровня затрат при создании ГАП сборки. Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого распространения, то приходится резко повышать затраты на периферийное оборудование и оснастку, создавая условия для применения более простых роботов. При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля. Далее будут более подробно рассмотрены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако ГАП не является эффективным для любых типов производств.

В настоящее время роботы в основном применяются при операциях транспортирования, сборки, обслуживания обрабатывающего оборудования, сварки и контроля. С точки зрения вычислительной нагрузки на управляющую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида:

-информационно простые операции, к ним относятся операции переноса большого числа предметов или тяжелых предметов;

-информационно сложные операции (сборки и контроля).

Основным направлением совершенствования роботов является развитие применения микро–ЭВМ с 8, 16 и 32–разрядными микропроцессорами, развитыми операционными системами и задачеориентированными языками программирования высокого уровня. Перспективным направлением является использование аналоговых микропроцессоров, т.е. больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы – микропроцессор, как и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, схемы управления периферийными устройствами.

Для реализации высоконадежных систем управления роботами все больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС, т.к. в этих устройствах имеются резервные узлы, средства диагностики отказов и самовосстановления, реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности роботоориентированных вычислительных устройств до показателей, отвечающих производственным требованиям.