Варіанти застосування автоматизованих технологій

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Варіанти застосування автоматизованих технологій"

Вступ

Технологічний процес в промисловості нерозривно пов'язаний з її автоматизацією технологічних процесів.

Автоматизація ефективно застосовується на сучасному етапі розвитку людства з метою досягнення зростання показників ресурсозбереження, поліпшення екології навколишнього середовища якості та надійності продукції.

В зв'язку з бурхливим розвитком мікропроцесорної техніки і персонально електронно-обчислювальних машин, функціональні можливості яких дають змогу використовувати найдосконаліші методи в рамках сучасних складних систем управління. Мікропроцесорні пристрої та електронно-обчислювальних машини, пов'язані між собою обчислювальними та керуючими мережами з використанням загальних баз даних, дозволяють впроваджувати комп'ютерні технології у нетрадиційній сфері діяльності підприємства, що проявляється в інтеграції виробничих процесів та управління ними.

Автоматизація повсюдно вважається головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

Сутність поняття автоматизації виробничих процесів

Під автоматизацією виробництва розуміють процес, під час якого всі або переважна частина операцій, що потребують фізичних зусиль робітника, передаються машинам і здійснюються без його особистої участі, крім функції налагодження, нагляду і контролю.

Автоматизація виробничого процесу досягається шляхом використання систем машин-автоматів, що являють собою комбінацію різнорідного устаткування та інших технічних пристроїв, розташованих у технологічній послідовності й об'єднаних засобами транспортування, контролю та управління для виконання часткових процесів виготовлення виробів. Особливо важливу роль при цьому відіграє комплексна автоматизація виробництва, коли без безпосереднього втручання людини, але під її контролем машинами-автоматами здійснюються всі процеси виробництва - від надходження сировини до виходу готового продукту[1].

Етапи розвитку автоматизації в промисловості

Етапи розвитку автоматизації в промисловості визначаються розвитком засобів виробництва, електронно-обчислювальної техніки, наукових методів, технології та організації виробництва.

На першому етапі автоматизувалися окремі операції або їх групи з повним або частковим вивільненням робітника від виконання трудомістких, шкідливих, монотонних операцій. Для цього створювалися напівавтомати й автомати.

Напівавтомат - машина, цикл роботи якої переривається автоматично після завершення виконання операції і для його поновлення необхідно втручання робітника.

Автомат являє собою саморегулюючу робочу машину, що здійснює всі елементи обробки, крім контролю і налагодження.

При застосуванні автоматів і напівавтоматів для виконання окремих операцій створюється частковий автоматизований виробничий процес з використанням принципів непотокових методів організації виробництва, зорганізується багатоверстатне обслуговування.

Другий етап розвитку автоматизації характеризується впровадженням автоматичної лінії - автоматичної системи машин, що розташовані за ходом технологічного процесу, яка здійснює без безпосередньої участі людини у визначеній послідовності і в заданому ритмі технологічні операції з виготовлення продукції. За робітником залишається виконання функцій налагодження та управління.

Автоматичні лінії стали етапом подальшого розвитку потокових. Вони, так само як і потокові, можуть бути одно- і багатопредметними. Важливою характеристикою автоматичних верстатних ліній є спосіб кінематичного зв'язку устаткування, який може бути жорстким і гнучким.

Для третього етапу розвитку автоматизації характерна поява електронно-програмного управління: були створені верстати з ЧПУ, обробні центри і автоматичні лінії, оснащені обладнанням з програмним управлінням.

Четвертий етап розвитку автоматизації пов'язаний з новими можливостями ЧПУ, які базуються на застосуванні мікропроцесорної техніки, що дало змогу створити принципово нову систему машин, яка поєднує в собі високу продуктивність автоматичних ліній з вимогами гнучкості виробничого процесу.

П'ятий етап автоматизації характеризується створенням комплексно-автоматизованих дільниць, цехів і заводів у цілому з використанням електронно-обчислювальної техніки та комп'ютерних систем[3].

Різновиди автоматизації виробництва

Часткова автоматизація

Часткова автоматизація виробництва передбачає автоматизацію окремих операцій, процесів, що здійснюються в тих випадках, коли керування ними є недоступним (вони складні, швидкоплинні). Частково автоматизується, як правило, діюче виробниче обладнання. Часткова автоматизація найбільш ефективна тоді, коли виробниче обладнання розробляють одразу як автоматизоване.

Повна автоматизація

Повна автоматизація виробництва передбачає передачу всіх функцій управління і контролю комплексно-автоматизованим виробництвом автоматичним системам управління. Вона проводиться тоді, коли автоматизоване виробництво рентабельне, стійке, його режими практично незмінні, можливі відхилення завчасно можуть бути враховані, а також в умовах складних та небезпечних для життя і здоров'я людей. На машинобудівних підприємствах є великі можливості для застосування різних засобів і методів автоматизації. Автоматизують окремі механізми машин і обладнання, створені нові автоматизовані верстати, які частково або повністю викопують технологічні операції в автоматичному режимі, автоматизують процеси виготовлення заготовок, їх обробки, складання машин і цілі виробничі комплекси.

Комплексна автоматизація

При комплексній автоматизації виробництва дільниця, цех, підприємство функціонують як єдиний автоматизований комплекс. Вона охоплює всі основні виробничі функції підприємства. Така автоматизація ефективна лише при високорозвиненому виробництві на базі досконалих технологій і прогресивних методів роботи та управління. Функції людини при цьому обмежуються лише загальним контролем і керуванням роботою комплексу[2].

Варіанти застосування автоматизованих технологій

Автоматичні лінії

Типовим прикладом комплексних систем машин є автоматична лінія. Автоматична лінія - це система керуючих пристроїв та машин-автоматів, які розміщені за ходом технологічного процесу й об'єднані автоматичними механізмами та пристроями для транспортування, накопичення заділів, усування відходів, зміни орієнтації[6]. Залежно від складу устаткування, що використовується, АЛ класифікуються за типами:

автоматичні лінії з агрегатних верстатів вирізняються високою ефективністю, скороченими термінами проектно-монтажних робіт, високим рівнем надійності роботи агрегатів, оскільки їх збирають з уніфікованих агрегатних вузлів, що налагоджені у системах, які раніше діяли;

автоматичні лінії з універсальних верстатів-автоматів і напівавтоматів - проектуються на базі потокових ліній з оснащенням механізмами автоматичного завантаження-розвантаження деталей;

автоматичні лінії зі спеціального устаткування високоефективні при використанні в умовах масового виробництва. Зазвичай для процесу їх створення характерні тривалі терміни проектування й освоєння, значні витрати. Автоматичні лінії з програмуючими пристроями оснащені числовим програмним управлінням, що робить їх економічно ефективними не тільки в масовому і великосерійному, а й у дрібносерійному виробництвах.

автоматичні лінії з багатоцільових верстатів (гнучкі автоматичні лінії) являють собою високоефективні автоматизовані гнучкі технологічні комплекси з управлінням від ЕОМ. Вони свідчать про високий рівень гнучкості, електронізації та інтеграції виробництва.

Основним параметром (нормативом) АЛ є продуктивність, яка розраховується за продуктивністю останнього верстата, який випускає з неї продукт[4].

Роторні лінії є різновидом АЛ із спеціального устаткування, створюються на основі роторних машин і роторних транспортуючих пристроїв, при цьому обробка виробів поєднується в часі з безперервним транспортуванням заготовок по операціях технологічного процесу (Рис. 4.1).

Роторні машини і лінії високопродуктивні. Безперервність завантаження привідних електродвигунів супроводжується малою кількістю відмов привідних систем. Безперервний транспортний рух інструментальних блоків, їх взаємозамінність і швидке зняття (без зупинення роторів), відсутність міжопераційних накопичувачів, можливість здійснювати суцільний контроль якості всього потоку продукції, наявність надійно функціонуючих пристроїв зворотного зв'язку - усе це робить ефективним застосування цього типу машин.

Перевагою роторних ліній є також те, що на кожній з них одночасно можна опрацьовувати декілька різних деталей. Для цього в різних позиціях ротора встановлюються різні інструменти. Ця особливість дає змогу поєднувати випуск схожих за технологічним циклом виробів на одній лінії й автоматизувати виготовлення невеличких серій деталей[5].

Рис. 4.1. Принципова схема роботи автоматичної лінії

Робототехнічні системи

Промисловий робот - універсальна автоматизована машина, що запрограмована на виконання у виробничому процесі багатьох послідовних команд для здійснення рухових функцій, аналогічних функціям людини[7].

Їх універсальність, можливість швидкого переналагодження в разі заміни умов або об'єктів виробництва, висока надійність, тривалий термін служби вможливлюють глибоку автоматизацію серійного та дрібносерійного типів виробництва. автоматизація управління верстат

Промисловий робот здатний відтворювати деякі рухові і розумові функції людини під час виконання ним основних і допоміжних виробничих операцій без особистої участі людини. Для цього його наділяють деякими властивостями: зором, дотиком, пам'яттю й іншими, а також здатністю до самоорганізації, самонавчання та адаптації до зовнішнього середовища.

Промислові роботи заміняють монотонну ручну працю, людей у верстатів із ЧПУ, а також там, де вони працюють з радіоактивними, токсичними, вибухонебезпечними речовинами, у складних температурних умовах, в умовах підвищеної вібрації, шуму, забруднення повітря і т. д.

Для здійснення різноманітних виробничих процесів в особливих умовах виробництва використовуються відповідні типи роботів, що об'єднуються в робототехнічні комплекси (РТК).

Найпростішим типом РТК є роботизована технологічна ланка (одиниця роботизованого устаткування), де виконується певна кількість допоміжних технологічних операцій.

Більш складним РТК є роботизована технологічна дільниця (РТД), яка об'єднує кілька роботизованих одиниць устаткування. На РТД промислові роботи виконують низку допоміжних технологічних операцій. Якщо операції здійснюються в єдиному технологічному процесі, то комплекс являє собою роботизовану технологічну лінію (РТЛ)[4].

Використання РТК в автоматизації виробництва підвищило його переваги завдяки:

зручності експлуатації (інтерактивний пульт спостереження виводить інформацію про технологічний процес у реальному режимі часу; дисплей якісно відображає дані на мові користувача; пульт управління обладнаний принтером і клавіатурою);

якості обробки виробу (жорсткість установлення комплексу; великий діапазон режимів обробки виробів різної номенклатури; швидке відновлення функціонування РТК після відмови електропостачання);

гнучкості (легкість зміни заготовки, деталі, оснащення, інструменту; ручне завдання програми за допомогою підвісного пульта інтерактивної дії; швидка зміна програм за рахунок великого обсягу пам'яті; модульність побудові вможливлює дооснащення новими пристроями і устаткуванням; відкритість системи управління сприяє інтеграції і гнучкості створення комплексів);

надійності і безпеці (контроль робочої зони фотоелементами, швидке відновлення параметрів функціонування РТК після збоїв; мінімальна кількість електроприводів та їх подвійний захист; надійний захист робочої зони і високий рівень гігієни завдяки спеціальним камерам процесу обробки деталей; нормативна ергономічність робочого місця);

ефективності (оснащеність універсальним пультом управління роботами та всім устаткуванням; компактність конструкції економить час на монтаж та установлення РТК; скорочення простоїв і збереження продуктивності завдяки швидкому відновленню функціонування після відмов; висока швидкість циклів обробки і переналагодження; прогресивна технологія виробництва і системний каталог, що створює зручний доступ до параметрів процесу).

Робототехніка радикально змінює організацію технологічного процесу, усуває чинники, що зумовлені надмірною втомою людини, погіршенням уваги, порушенням координації руху[8].

Гнучке автоматизоване виробництво

Гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ) являє собою організаційно-технічну виробничу систему, що функціонує на основі комплексної автоматизації і здатна (у діапазоні технічних можливостей) з мінімальними витратами й у короткі терміни, не припиняючи виробничого процесу і не зупиняючи устаткування, переходити на випуск нової продукції довільної номенклатури шляхом перебудови технологічного процесу (у межах наявного станочного парку й обслуговуючого комплексу) за рахунок заміни програм управління.

Основний показник - ступінь гнучкості - визначається витратами часу на розширення номенклатури продукції, що випускається, та необхідними додатковими витратами при переході на випуск нової продукції[7].

Поняття гнучкості виробничої системи багатокритеріальне. Залежно від конкретно розв'язуваних завдань системою висуваються різноманітні аспекти гнучкості:

машинна гнучкість - простота перебудови технологічного устаткування для виробництва заданої множини деталей;

технологічна гнучкість - спроможність устаткування виробляти задану множину деталей різними способами;

структурна гнучкість - можливість розширення гнучкої виробничої системи (ГВС) за рахунок уведення нових технологічних модулів;

виробнича гнучкість - спроможність системи продовжувати обробку деталей у разі відмови окремих технологічних елементів;

маршрутна гнучкість - можливість зміни порядку виконання операцій без перепланування устаткування;

гнучкість за обсягом - спроможність системи ефективно функціонувати при різних обсягах виробництва;

гнучкість за номенклатурою - спроможність системи виготовляти різноманітні деталі[3].

У гнучкому автоматизованому виробництві робота всіх компонентів (технологічного устаткування, транспортних і складських систем, дільниць комплектування програмами, інструментами, пристроями і т. д.) синхронізується як єдине ціле системою управління, що забезпечує перебудову технології виробництва (обробки) під час зміни виробів.

Складовими автоматизованого виробництва (рис. 4.2) є:

гнучкі виробничі модулі (ГВМ);

гнучкі виробничі комплекси (ГВК);

автоматизована система технологічної підготовки виробництва (АСТПВ) і автоматизована система управління виробництвом (АСУВ).

Залежно від структурного рівня виробничої одиниці гнучкого автоматизованого виробництва (завод, цех, дільниця) під АСУВ розуміється АСУ тією виробничою одиницею, що автоматизована (з урахуванням зв'язків із системою вищого ієрархічного рівня).

Рис. 4.2 Структура гнучкої виробничої системи

Гнучкість автоматизованих виробництв, що характеризується як спроможність до перебудови, забезпечується:

зв'язком усіх одиниць автоматичного технологічного устаткування в єдиний виробничий комплекс за допомогою автоматизованих транспортно-складських систем і дільниць комплектування;

широким використанням мікропроцесорів;

уніфікованим модульним складом усіх компонентів ГАВ;

примусовою синхронізацією роботи всіх виробничих компонентів від ЕОМ;

програмуванням технології й управління та ін.

Прийняття рішення про створення ГВС ґрунтується на розрахунку її економічної ефективності за умови досягнення високих техніко-економічних показників: продуктивності, надійності, зниження собівартості продукції, що випускається. Основними організаційно-виробничими параметрами ГАВ є:

ритми і темпи випуску продукції, ступінь, коефіцієнти завантаження устаткування (характеризують устаткування);

вантажооборот, швидкість транспортування і кількість транспортних засобів (характеризують транспортні засоби).

Щоб організувати роботу ГВК або ГВД, необхідно розрахувати такі календарно-планові нормативи: річний ефективний фонд часу роботи устаткування; кількість партій деталей, що обробляються за всією номенклатурою; кількість переналагоджень устаткування за плановий період; річний фонд часу, що витрачається на переналагодження устаткування; розмір партії деталей, що обробляється; періодичність (ритмічність) чергування партій деталей; кількість одиниць технологічного устаткування; кількість одиниць транспортних засобів (робот-електрокар) і промислових роботів; тривалість виробничого циклу.

Досвід створення та експлуатації гнучких виробництв показує значні якісні зміни у змісті і характері праці, а також потенційні можливості нової технологічної системи машин, які необхідно враховувати для створення заводів майбутнього[3].

Висновки

Автоматизація докорінно змінює характер організації виробничого процесу та праці. Порівняно з поточним методом виробництва, де робітник виконує протягом тривалого часу невелику за обсягом операцію диференційованого виробничого процесу, в автоматизованому виробництві тільки висококваліфіковані оператори і налагоджувальники контролюють роботу машин і регулюють їх дії.

Автоматизація виробничих процесів безпосередньо залежить від організаційного типу виробництва. Масовий тип виробництва за своїми характеристиками має найсприятливіші умови для широкої і глибокої автоматизації майже більшості процесів. Спеціалізація робочих місць, чіткий розподіл матеріальних потоків і виробів по робочих місцях і підрозділах, незмінність конструкцій виробів, висока стабільність технологічних процесів розкривають можливості розвитку автоматизації шляхом створення комплексних автоматичних ліній, що спроможні переналагоджуватися на різні розміри деталей. Серійний тип виробництва, з його швидким оновлюванням продукції і змінами конструктивно-технологічних параметрів виробів, потребує гнучкого використання виробничого устаткування, створення предметно-замкнених дільниць і групових потокових ліній, які компонуються з одно- і багатопозиційних верстатів, що швидко переналагоджуються. Вирішенню проблем автоматизації в дрібносерійному і одиничному типах виробництва сприяє створення систем числового програмного управління робочими циклами верстатів.

Досвід підприємств та галузей в області автоматизації показує, що застосування нових методів обробки значно підвищує її економічну ефективність. Якщо автоматизується виробництво і одночасно впроваджуються нові прогресивні технології, які замінюють традиційні, ефективність підвищується в 4-5 разів і більше. Нові прогресивні технології в умовах автоматизації ведуть до різкого підвищення продуктивності праці.

Список використаних джерел

1. Герасимчук В.Г., Розенплентер А.Е. Економіка та організація виробництва. Підручник.- Київ: Знання, 2007. - 678 с.

2. Гриньова В.М. Організація виробництва: підручник / В.М. Гриньова,М.М. Салун. - Київ: Знання, 2009. - 582с.

3. Дудюк Д.Л., Мазепа С.С., Мисик М.М. Гнучке автоматизоване виробництво і роботизовані комплекси: Навчальний посібник Львів: "Магнолія плюс", видавець СПД ФО В.М. Піча, 2005. -278с.

4. Іванов А.О. Теорія автоматичного керування: Підручник. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет. - 2008. - 250 с.

5. Мазепа С.С., Іванишин Т.В., Основи автоматики та автоматизації виробничих процесів [навч. посіб.] - Львів: "Магнолія 2006", 2010. - 354 c.

6. Організація виробництва: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закладів / О.В. Посилкіна, Р.В. Сагайдак, К.Ю. Зверєва. - Х.: Вид-во НФаУ: Золоті сторінки, 2006. - 152 с.

7. Організація виробництва: Підручник / П.В. Круш, В.І. Подвігіна, В.О. Гулевич та ін..-- К. : Каравела, 2010 .-- 536 с.

8. Проць Я. І. Автоматизація виробничих процесів. Навчальний посібник для технічних спеціальностей вищих навчальних закладів-- 2011. - 344 с.

Размещено на Allbest.ru