Организация гибкого автоматизированного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ДГТУ)

Кафедра «Экономика и менеджмент»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

«ОРГАНИЗАЦИЯ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА»

по дисциплине

«Организация производственных процессов»

Вариант №6

Ростов - на - Дону

2011

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Задание

Введение

1. Общая характеристика и назначение ГПК

2. Проектирование функциональной структуры ГПК

2.1 Расчет потребного количества и загрузки основного технологического оборудования

2.2 Определение состава подъемно - транспортных средств, промышленных роботов (ПР)

2.3 Обоснование схемы автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС) и общей компоновки ГПК

2.4 Проектирование циклов обработки

2.5 Расчет емкости накопительной - складской системы (НСС)

2.6 Расчет численности обслуживающего персонала

3. Проектирование организации функционирования ГПК

3.1 Обоснование режима работы ГПК

3.2 Оперативное планирование производства в ГПК

3.3 Организация технической подготовки и обслуживания производства в ГПК

3.4 Организация управления и обоснование численности персонала ГПК

План-график загрузки обрабатывающего оборудования

Календарный график изготовления деталеопераций

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1

Приложение 2

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Выполнил студент

Группа

Вариант	Размер транспортной партии	№ детали
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
		Годовой выпуск деталей, тыс. шт.
		Трудоемкость операций в мин.
3	8	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф	Т	Т1	Ф
		3,2	3,6	4,2	4,4	4,8	5,2	6	6,4	7,2	6,8	7	8,2
		12	8	6	10	8	4	14	8	4	10	6	2	12	4	2	14	6	4	8	6	2	12	10	4	10	8	6	14	6	4	12	10	4	12	8	2

ВВЕДЕНИЕ

технологический оборудование промышленный робот

Автоматизация процессов производства на предприятии представляет собой самостоятельную комплексную проблему. К ее решению подталкивает вселяющая страх мировая конкуренция, которая как «удав» сжимает предприятия, понуждая их принимать соответствующие меры. Автоматизация создает возможности для улучшения условий и подъема производительности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении прибыли, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и завоевать новые рынки и таким образом вырваться из «объятий удава».

Под гибкой производственной системой понимается совокупность (или отдельная единица) технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Гибкие автоматизированные производства (ГАП) - автоматизированные технологические системы, включающие станки ЧПУ, обрабатывающие центры, автоматические склады, объединенные с мини-ЭВМ, снабженные определенным набором управляющих программ и обеспечивающие автоматизацию многономенклатурного машиностроительного производства.

Гибкие автоматизированные производства позволяют быстро переходить от обработки одного изделия к другому, одновременно выполнять различные операции. Гибкие автоматизированные производства применяются в различных формах, определяемых требованиями производства, для обработки самых разнообразных деталей станков, двигателей, транспортных машин, турбин.

С помощью ГАП выполняется широкий круг операций, включающих контурное фрезерование, фрезерование плоскостей, сверление, резьбонарезание, токарно-патронную обработку, обработку на карусельном станке, зубофрезерование, шлифование и многое другое.

Гибкие автоматизированные производства должны отвечать самым высоким требованиям по точности, быстродействию, надежности. В конструкциях элементов ГАП применяются пневматические, электрогидравлические и электрические приводы, различающиеся принципами действия и функциональными возможностями. Средства вычислительной техники являются основными компонентами ГАП, и появление микропроцессорной техники обусловило широкое развитие ГАП.

Целью данной курсовой работы является рассмотрение основных вопросов организации и проектирования гибкого автоматизированного комплекса, проектирование циклов обработки, обоснование состава транспортных средств и автоматизированной транспортно-складской системы. Основным направлением её выполнения является расширение теоретических знаний по курсу «Организация производственных процессов».

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И НАЗНАЧЕНИЕ ГПК

В состав данного раздела входит:

- характеристика обрабатываемых деталей (годовая программа выпуска деталей, номенклатура, время обработки деталей, технологические особенности обработки в ГПК (Таблица 1и Таблица 2 в приложении 1));

- характеристику применяемого технологического оборудования и подъемно-транспортных средств;

- обобщенное описание функционирования ГПК;

- схема движения обрабатываемых деталей, особенности их складирования;

- эффективность применения ГПС.

Исходными данными для проектирования гибкого автоматизированного производства (ГАП) или гибкой производственной системы (ГПС) являются:

? сведения о продукции: вид, номенклатура, габариты, требования к точности и качеству изготовления, выпуск в единицу времени по неизменяемым чертежам;

? сведения о технологических процессах изготовления изделий: сведения о заготовках (вид, точность), способах обработки, технологических базах, составе технологических переходов, нормативах времени на выполнение переходов.

Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей.

Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей позволяет выявить типовые детали, позволяющие определить степень и направления специализации технологического оборудования станочной системы ГПС, установить необходимое число управляемых координат станков, определить время обработки деталей на станках системы и состав станочной системы.

Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей осуществляют в следующей последовательности:

- классификация деталей по габаритным размерам. Как правило, размеры обрабатываемых поверхностей и их конструктивно-технологические характеристики находятся в определенной зависимости от класса обрабатываемых деталей и их габаритных размеров.

Поэтому проведение такой классификации позволяет составить представление о превалирующих размерах обрабатываемых деталей на комплексе, их трудоемкости, основных направлениях специализации станочной системы;

- анализ деталей по трудоемкости обработки. Такой анализ необходимо осуществлять в тесной увязке с габаритами обрабатываемых поверхностей, что позволяет получить данные для расчета числа станков, встраиваемых в комплекс.

На основе осуществленного анализа номенклатура обрабатываемых деталей разделяется по группам, из которых выбираются типовые детали. Типовые детали включают в себя все встречающиеся (в пределах рассматриваемой группы) виды обрабатываемых поверхностей и их сочетание, характеризуют необходимую точность обработки и требования к качеству обработки.

Разработка технологических процессов на типовые детали.

Разработка технологических процессов на типовые детали, представляемых в виде расчетно-технологических операционных карт (РТК), осуществляется с учетом их обработки на станках с ЧПУ. Кроме обычных сведений о наименовании переходов и операций, предусмотренных ГОСТ 3.1418-82, в картах против каждого перехода указывается условный номер специализированного станка (1, 2, 3, ... и т.д.), на котором он осуществляется с указанием числа управляемых координат, величины перемещений и времени выполнения каждого перехода. Такое разделение переходов позволяет выяснить специализацию станков по числу управляемых координат и трудоемкость обработки на них.

На основании разработанных технологических процессов выявляются технологические требования к станкам (число управляемых координат, величины перемещения по ним, емкость инструментальных магазинов и т.д.) и подбираются их типы из числа имеющихся станков с ЧПУ. В случае если имеющийся парк металлорежущих станков с ЧПУ не удовлетворяет служебному назначению ГПС, разрабатываются технические задания на их проектирование.

Основное технологическое оборудование для ГПК

В состав ГПК механообработки входят: ГПК изготовления деталей типа, тела вращения", ГПК изготовления плоских деталей, ГПК изготовления корпусных деталей. В настоящем параграфе, в качестве примера, рассмотрим иерархию, состав, структуру и процесс функционирования ГПС изготовления корпусных деталей на уровне их реализации в виде ГПМ, ГПЛ, ГАУ и ГАЦ.

Элементной базой ГПМ механообрабатывающего производства являются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры (ОЦ), промышленные роботы.

Состав оборудования ГПМ определяется конструктивно-технологическими характеристиками обрабатываемых деталей, используемыми в ГПМ, АСС, АТС и ПР.

В соответствии с главными принципами построения ГПМ к основному технологическому оборудованию с ЧПУ и ОЦ предъявляются требования:

1. обработка в автоматическом режиме значительной номенклатуры деталей при максимальной концентрации операций на отдельных единицах оборудования, что позволяет сократить количество оборудования и число переустановок, улучшить качество обработки и уменьшить продолжительность производственного цикла;

2. возможность быстрой переналадки оборудования, устройств накопления и ориентации при смене предметов производства;

3. компоновочная и программная стыковка основного оборудования с транспортно-складскими системами, измерительными установками;

4. загрузка заготовок и выгрузка готовых изделий с технологического оборудования;

5. контроль и коррекция режимов ТП в соответствии с установленным критерием оптимизации;

6. контроль геометрических размеров обрабатываемых деталей и соответствующая коррекция для достижения заданных размеров;

7. контроль за состоянием инструмента;

8. замена поломанного или изношенного инструмента;

9. сбор и удаление отходов за пределы технологического оборудования;

10. контроль наличия, расхода и других параметров технологических сред (например, смазочно-охлаждающих жидкостей);

11. поиск неисправностей (диагностика) узлов станка и системы управления;

12. осуществление связи с верхним уровнем управления по передаче управляющих воздействий и учетной информации.

Наиболее полно перечисленным требованиям отвечают станки сверлильно-фрезерно-расточной группы - обрабатывающие центры - для обработки корпусных и плоскостных деталей. В их конструкциях заложены такие принципиально важные технические решения, как автоматизация смены деталей, инструмента, автоматический контроль обрабатываемых деталей.

Наиболее перспективным направлением в области создания ГПМ механообработки является использование в составе данных ГПМ блочно-модульных ПР. Применение блочно-модульного принципа построения ПР позволяет из ограниченного типового ряда функциональных элементов создавать ПР различного назначения без избыточного числа степеней подвижности и устройств, упростить их конструкцию и обслуживание, сократить сроки и затраты на их изготовление, освоение, внедрение и эксплуатацию.

Станочный комплекс ГПС может быть представлен в виде отдельных одно- и многоцелевых станков с ЧПУ, гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированных технологических комплексов (РТК). При подборе станков для ГПС пользуются двумя принципами: принципом взаимодополняющих станков и принципом взаимозаменяемых станков.

Принцип взаимодополняющих станков соответствует их традиционному набору и расположению на участке в технологической последовательности. Недостатком производства, построенного на этом принципе, является низкая технологическая надежность, потому что выход из строя какого-либо станка, имеющегося в составе ГПС в единственном экземпляре, сразу же уменьшает номенклатуру выпускаемых деталей.

Принцип взаимозаменяемых станков состоит в том, что для обработки поверхностей различных деталей используются станки одной модели (одной группы). Выход из строя какого-либо станка в этом случае приведет лишь к некоторому снижению производительности ГПС, но не к сужению номенклатуры выпускаемых деталей. Применение этого принципа является наиболее эффективным, если гибкое производство построено на основе многооперационных станков. При этом все станки можно загрузить только выполнением одних операций, а можно на разных станках выполнять последовательный ряд операций по изготовлению одновременно одной, двух или более деталей разных наименований.

По степени автоматизации ГПС подразделяются на гибкие производственные комплексы и гибкие автоматизированные производства. Гибкий производственный комплекс (ГПК) -- это гибкая производственная система, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления ГПС и автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС), автономно функционирующей в течение заданного времени и имеющей возможность встраиваться в систему более высокого уровня. Гибкое автоматизированное производство (ГАП) -- гибкая производственная система, состоящая из одного или нескольких ГПК, объединенных АСУ производством и автоматизированной транспортно-складской системой, производящая автоматизированный переход на изготовление новых изделий при помощи системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированной системы научных исследований (АСНИ), автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП).

Таким образом, главнейшими источниками технико-экономической эффективности при объединении станков с ЧПУ в ГПС являются:

повышение коэффициента использования станков;

увеличение коэффициента сменности;

уменьшение вложений в оборотные фонды из-за сокращения в несколько раз производственного цикла, что приводит к снижению величин незавершенного производства;

снижение количества производственного и обслуживающего персонала.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГПК

2.1 Расчет потребного количества и загрузки основного технологического оборудования

При выборе оборудования, используемого в ГАП, необходимо предусмотреть возможности его стыковки с промышленными роботами и модернизации под адаптивный контроль технологического процесса.

Исходя из операций, предусмотренных для обработки заданной номенклатуры деталей, устанавливаем, что модуль обработки проектируемого гибкого комплекса должен включать токарные и фрезерные станки.

Количество потребного оборудования определяется в два этапа: предварительно - на основе данных о трудоемкости, годовой программы и окончательно - с учетом графика загрузки оборудования.

Предварительное количество обрабатывающего оборудования рассчитывается по формуле:

где

tштi - штучное время, мин;

Ni - годовая программа изготовления детали, шт.;

Рi - транспортная партия или емкость кассеты, (Таблица 3) см. Приложение 1 шт.;

tз.р- время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля (таблица 4) см. Приложение 1 мин;

tнал - время наладки оборудования на новую операцию tнал= tшт+15 мин;

Ni / ni - принимаем равным 12.

Fд - годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования в 3 смены (342900 минут).

Коэффициент загрузки (Кз) оборудования определяется по операциям как отношение расчетного количества (Rр) к принимаемому (Rпр):

Кз =Rр /Rпр

Предварительное количество обрабатывающего оборудования для токарного станка на первой операции (Т):

= 0,11 шт.

= 0,11 шт.

= 0,17 шт.

= 0,13 шт.

= 0,17 шт.

= 0,21 шт.

= 0,14 шт.

= 0,23 шт.

= 0,21 шт.

= 0,28 шт.

= 0,25 шт.

= 0,29 шт.

Суммарное количество токарных станков для первой операции:

= 0,11 + 0,11 + 0,17 +0,13 + 0,17 + 0,21 + 0,14 + 0,23 + 0,21 + 0,28 + 0,29 + 0,25 = 2,3 3 станка

Предварительное количество обрабатывающего оборудования для токарного станка на второй операции (Т1):

= 0,08 шт.

= 0,09 шт.

= 0,1 шт.

= 0,08 шт.

= 0,06 шт.

= 0,09 шт.

= 0,11 шт.

= 0,19 шт.

= 0,17 шт.

 = 0,12 шт.

= 0,21 шт.

= 0,19 шт.

Суммарное количество токарных станков для второй операции:

= 0,08 + 0,09 + 0,1 + 0,08 + 0,06 + 0,09 + 0,11 + 0,19 + 0,17 + 0,12 + 0,19 + 0,21 = 1,48 2 станка

Предварительное количество обрабатывающего оборудования для фрезерного станка на третьей операции (Ф):

= 0,06 шт.

= 0,04 шт.

= 0,05 шт.

= 0,03 шт.

= 0,03 шт.

= 0,06 шт.

= 0,04 шт.

= 0,08 шт.

 = 0, 13 шт.

= 0,08 шт.

= 0,08 шт.

= 0,05 шт.

Суммарное количество фрезерных станков для третьей операции:

= 0,06 + 0,04 + 0,05 + 0,03 + 0,03 + 0,06 + 0,04 + 0,08 + 0,13 + 0,08 + 0,08 + 0,05 = 0,73 1 станок

Коэффициент загрузки оборудования токарного станка для первой операции:

Кз (Т)= 2,3 / 3 = 0,76

Коэффициент загрузки оборудования токарного станка для второй операции:

Кз (Т1)= 1,48 / 2 = 0,74

Коэффициент загрузки оборудования фрезерного станка для третьей операции:

Кз (Ф)=0,73 / 1 = 0,73

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ (ПР)

Основными элементами производственно-технологической части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения функционирования.

ГПМ - это единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с ЧПУ, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС.

Модуль робототехники (МРТ) - это переналаживаемая на заданную номенклатуру изделий совокупность промышленных роботов и манипуляторов, которые обеспечивают функционирование ГПК по малолюдной технологии, выполняя двигательные и рабочие функции руки человека, и управляются оператором. МРТ предназначены для распознавания объектов, и манипулирования ими. Объектами манипулирования могут быть заготовки, полуфабрикаты, готовые детали, инструмент. МТР непосредственно связан с модулями обработки, складирования, комплектации, инструментального транспортирования, контроля качества и модулем удаления отходов. Модуль межоперационного транспортирования объединяет транспортными связями модули обработки, складирования, комплектации и инструментального обеспечения. Он входит в АТСС, обеспечивающую технологическую связь между всеми единицами оборудования.

Модуль межоперационного транспортирования должен включать в свой состав автоматическое напольно-транспортное средство (АНТС) - транспортный робот, систему управления и систему транспортного обеспечения. Модуль выполняет следующие задачи:

- прием тары с рабочего стола автоматизированного склада;

- перемещение тары к ГПМ обработки;

- замену тары с обработанными деталями на тару с заготовками;

- замену контейнера системы уборки отходов;

- транспортирование тары с готовыми деталями на участок контроля;

- замену тары с обработанными деталями на тару с деталями прошедшими контроль;

- транспортирование деталей на склад.

Модуль складирования и комплектации является составной частью АТСС и состоит из пульта управления, склада-накопителя, автоматического крана оператора и погрузочно-разгрузочных устройств, склада.

Тип, размеры, объем модуля определяется с учетом размера заготовок, партии деталей, количества оснастки, массы заготовок, количества деталеопераций, наличия резерва пустых ячеек.

Количество транспортных средств определяется по формуле:

где tтр- суммарное время занятости средства транспортированием грузовой единицы;

О - среднее число операций изготовления деталей (3);

Fтр - годовой действительный фонд времени работы транспортных средств при работе в 3 смены (5715 час);

- годовая производственная программа всей номенклатуры деталей, шт.;

Р - транспортная партия, шт.

Время занятости транспортного средства складывается из:

Подвода РТ в зону технического обслуживания (t1):

t1= l1/v = 3,07 / (10/1,5)=0,5 мин

где l1- длина, м

v - скорость м/мин

(l1= 3,07м v= 10м за 1,5 мин)

2. Снятия грузовой единицы

l2=7,71м; t2= 7,71/(10/1,5) = 1,2 мин 1 мин

3. Установления новой грузовой единицы

l3= 12,35м; t3=12,35/(10/1,5) = 1,9 мин 1 мин

4. Подвода РТ к станку

t4= 0,5мин l4= 14,13м

5. Снятия грузовой единицы

t5= 1 мин

Установления грузовой единицы

t6= 1 мин

Расчет трудоемкости по операциям:

Первая операция

Ттр1= (l1/ v *1,5+ t2+ t3) *2*Rо (Т) = (3,07 / (10/1,5) * 1,5 + 0,5 + 0,5)*2*3= 10,5 мин

Вторая операция

Ттр2= (l2/ v *1,5+ t2+ t3) *2*Rо(Т1) (7,71 / (10/1,5) * 1,5 + 1 + 1)* 2*2= 15,2 мин

Третья операция

Ттр3= (l3/ v *1,5+ t2+ t3) *2*Rо,(Ф) (12,35 / (10/1,5) * 1,5 + 1 + 1)* 2*1= 9,6 мин

Количество транспортных средств:

= = = 2,58 3 транс. ср.

Коэффициент загрузки транспортных средств:

Кз тр= 2,58 / 3 = 0,9

2.3 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКОЙ СИСТЕМЫ (АТСС) И ОБЩЕЙ КОМПОВКИ ГПК

ГПК представляет собой предметно-замкнутую организационно-технологическую структуру, способную автономно выполнять определенную задачу с целью обеспечения необходимого уровня качества функционирования в условиях безлюдной (малолюдной) технологии.

Стержнем структурной организации ГПК является АТСС, от типа которой зависит как технология размещения ГПМ, образующих ГПК, так и общая планировка и взаимосвязь обеспечивающих систем.

Таким образом, структура ГПК представляет собой набор ГПМ, «нанизанных» на АТСС и управляемых единой системой управления.

АТСС включает следующие элементы:

- комплект транспортно-складской тары, кассет;

- участок укладки грузов в тару, кассеты;

- накопительный участок для временного хранения;

- перегрузочный участок;

- внутрисистемный транспорт для подачи с накопительного участка в РТК;

- приемоотправочные участки;

- разгрузочный участок.

На прямоугольной площадке размещаются: основное оборудование - станки, транспорт, накопители.

ГПК состоит из отдельных линий, объединяющихся общей накопительной системой. Каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки.

Разработка компоновки ГПК производилась с учетом пространственного расположения и функционального взаимодействия основных подсистем ГПК, обрабатывающего оборудования, АТСС, зоны ТО.

Основные принципы построения типовой модели ГПК

На прямоугольной площадке размещается основное оборудование - станки, транспорт, накопители (исходя из расчетов 2.1 и 2.2).

ГПК состоит из линий, объединяющихся общей накопительной системой, каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки.

Выбор конкретной компоновки ГПК осуществляется на основе анализа целесообразности возможных вариантов:

- характер расположения оборудования (в одну, две и пр. линий или по периметру);

- наличия или отсутствия центрального склада;

- параллельного или перпендикулярного расположения центрального склада и технологического оборудования;

- применяемых подъемно-транспортных средств.

Характеристика оборудования и ПР приведены в таблице 1,2 см. Приложение 1.

Габаритные размеры АТСС в плане определяются в зависимости от размеров тары (таблица 3) см. Приложение 1. На общем чертеже рекомендуется их указать, не соблюдая масштаб рисунка.

Вариант компоновки АТСС.

При расчете заданного варианта используется оборудование:

5 токарных станков и 1 фрезерный - всего 6 единиц оборудования и 3 транспортных средства.

1 - Станки (Т, Т1 - токарные на первой и второй операции, Ф - фрезерный на третьей операции); 2 - робототележка; 3 - автоматизированный склад; 4 - секция подготовки технологической оснастки; 5 - кран-штабелер; 6 - приемосдаточная секция; 7 - робот (оператор); 8 - приемно-передаточный стол; 9 - поворотный стол.

2.4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИКЛОВ ОБРАБОТКИ

Структура производственного цикла является исходным пунктом решения многих вопросов организации производственного процесса в ГПК.

Минимальная длительность цикла (Тц) определяется суммой длительности не перекрываемых элементов подготовки, транспортировки и обработки изделия без учета времени ожидания обрабатываемых предметов в накопительной - складской системе (НСС).

Длительность цикла обработки партии деталей (Тцп) определяется с учетом перекрытия транспортно - подготовительных операций штучным временем обработки.

Тцп= tоп + tз + tтр

где tоп - операционная составляющая, определяется штучным временем (tшт) при обработке единичных предметов или произведением tшт на число деталей в кассете Р при обработке транспортными партиями;

tз - период занятости рабочего (рисунок 2):

tз = tобс 1 + tобс 2 + tосл 3 + tобс 4;

tтр - период занятости робота или другого транспортного средства общего использования (tтр), составляющая (рисунок 2):

tтр= tтр1+tтр2+tтр3.

Параметры tоп, tз, tтр используются для оценки загрузки элементов обслуживающей системы, расчета зон многостаночного обслуживания транспортным средством и рабочими, определения возможности совмещения профессий и др.

Величина Тц является лишь составляющей общего однооперационного цикла, поскольку включает необходимое время подготовки, транспортировки и обработки изделий (транспортной партии).

Рассчитываем период занятости рабочего (рисунок 2):

tз = 15,5+ 15 + 5 + 0,15 = 35,65

Рассчитываем период занятости транспортного средства общего использования (tтр):

tтр=1,5 + 0,3 + 0,2 + 1,7 + 0,3 + 2 = 6

Рассчитываем операционную составляющую (tоп):

- для первой операции

tоп1 = tшт1 * Р = 12 * 8 = 96 мин.

tоп2 = tшт2 * Р = 10 * 8 = 80 мин.

tоп3 = tшт3 * Р = 14 * 8 = 112 мин.

tоп4 = tшт4 * Р = 10 * 8 = 80 мин.

tоп5 = tшт5 * Р = 12 * 8 = 96 мин.

tоп6 = tшт6 * Р = 14 * 8 = 112 мин.

tоп7 = tшт7 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

tоп8 = tшт8 * Р =12 * 8 = 96 мин.

tоп9 = tшт9 * Р = 10 * 8 = 80 мин.

tоп10 = tшт10* Р = 14 * 8 = 112 мин.

tоп11 = tшт11 * Р = 12 * 8 = 96 мин.

tоп12 = tшт12 * Р = 12 * 8 = 96 мин.

- для второй операции

tоп1 = tшт1 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

tоп2 = tшт2 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

tоп3 = tшт3 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

tоп4 = tшт4 * Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп5 = tшт5 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп6 = tшт6 * Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп7 = tшт7 * Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп8 = tшт8 * Р = 10 * 8 = 80 мин.

tоп9 = tшт9 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

tоп10 = tшт10* Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп11 = tшт11 * Р = 10 * 8 = 80 мин.

tоп12 = tшт12 * Р = 8 * 8 = 64 мин.

- для третьей операции

tоп1 = tшт1 * Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп2 = tшт2 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп3 = tшт3 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп4 = tшт4 * Р = 2 * 8 = 16 мин.

tоп5 = tшт5 * Р = 2 * 8 = 16 мин.

tоп6 = tшт6 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп7 = tшт7 * Р = 2 * 8 = 16 мин.

tоп8 = tшт8 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп9 = tшт9 * Р = 6 * 8 = 48 мин.

tоп10 = tшт10* Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп11 = tшт11 * Р = 4 * 8 = 32 мин.

tоп12 = tшт12 * Р = 2 * 8 = 16 мин.

Определяем длительность цикла обработки партии деталей (Тцп) :

- для первой операции

Тцп1= 96 + 35,65 + 6 = 137,65 дней

Тцп2= 80 + 35,65 + 6 = 121,65 дней

Тцп3= 112 + 35,65 + 6 = 153,65 дней

Тцп4= 80 + 35,65 + 6 = 121,65 дней

Тцп5= 96 + 35,65 + 6 = 137,65 дней

Тцп6= 112 + 35,65 + 6 =153,65 дней

Тцп7= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

Тцп8= 96 + 35,65 + 6 = 137,65 дней

Тцп9= 80 + 35,65 + 6= 121,65 дней

Тцп10= 112 + 35,65 + 6 = 153,65 дней

Тцп11= 96 + 35,65 + 6 = 137,65 дней

Тцп12= 96 + 35,65 + 6 = 137,65 дней

- для второй операции

Тцп1= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

Тцп2= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

Тцп3= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

Тцп4= 48 + 35,65 + 6 = 90,1 дней

Тцп5= 32+ 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп6= 48 + 35,65 + 6 =90,1 дней

Тцп7= 48 + 35,65 + 6 = 90,1 дней

Тцп8= 80 + 35,65 + 6 = 121,65 дней

Тцп9= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

Тцп10= 48 + 35,65 + 6 = 90,1 дней

Тцп11= 80 + 35,65 + 6 = 121,65 дней

Тцп12= 64 + 35,65 + 6 = 105,65 дней

- для третьей операции

Тцп1= 48 + 35,65 + 6 = 90,1 дней

Тцп2= 32 + 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп3= 32 + 35,65 + 6= 73,65 дней

Тцп4= 16 + 35,65 + 6 = 57,65 дней

Тцп5= 16+ 35,65 + 6 = 57,65 дней

Тцп6= 32 + 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп7= 16 + 35,65 + 6 = 57,65 дней

Тцп8= 32 + 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп9= 48 + 35,65 + 6 = 90,1 дней

Тцп10= 32 + 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп11= 32 + 35,65 + 6 = 73,65 дней

Тцп12= 16 + 35,65 + 6 = 57,65 дней

Определение длительности Тцп по операциям необходимо представить в таблице 5.

Таблица 5 - Определение длительности Тцп (рекомендуемая форма для заполнения)

№ детали	Размер транспортной партии	Операции
		1-я	2-я	3-я
		tоп	tз	tтр	Tцп	tоп	tз	tтр	Tцп	tоп	tз	tтр	Tцп
1	8	96	35,65	6	137,65	64	35,65	6	105,65	48	35,65	6	90,1
2	8	80	35,65	6	121,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
3	8	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
4	8	80	35,65	6	121,65	48	35,65	6	90,1	16	35,65	6	57,65
5	8	96	35,65	6	137,65	32	35,65	6	73,65	16	35,65	6	57,65
6	8	112	35,65	6	153,65	48	35,65	6	90,1	32	35,65	6	73,65
7	8	64	35,65	6	105,65	48	35,65	6	90,1	16	35,65	6	57,65
8	8	96	35,65	6	137,65	80	35,65	6	137,2	32	35,65	6	73,65
9	8	80	35,65	6	121,65	64	35,65	6	105,65	48	35,65	6	90,1
10	8	112	35,65	6	153,65	48	35,65	6	90,1	32	35,65	6	73,65
11	8	96	35,65	6	137,65	80	35,65	6	121,65	32	35,65	6	73,65
12	8	96	35,65	6	137,65	64	35,65	6	105,65	16	35,65	6	57,65

2.5 РАСЧЕТ ЕМКОСТИ НАКОПИТЕЛЬНО-СКЛАДСКОЙ СИСТЕМЫ (НСС)

НСС, конструктивно выполняемая, в составе автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС), обеспечивает хранение обрабатываемых предметов, технологической оснастки и инструмента.

Емкость НСС является важнейшим параметром, определяющим компоновку всей АТСС.

Общая емкость НСС ГПК, работающего по смещенному режиму равна:

Енсс = Ео? + (Енач +Ев) + Ереж

где Ео? - емкость для хранения оборотного задела между двумя операциями с учетом количества рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела.

Ео? = Ео * о

о - количество рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела, например:

схема расположения оборудования в АТСС, следовательно, связи между ними означают оборотный задел и равно 5 , тогда принимаем о = 3

Ео? = 19 * 3 = 57 грузовых единиц

Емкость для хранения оборотного задела (Ео) принимается по максимуму (в курсовой работе) = 19 грузовых единиц.

Емкость для хранения деталей в ожидании начала обработки (Енач) или вывоза (Ев) за пределы ГПК должна быть предусмотрена из необходимости обеспечить немедленную загрузку - разгрузку освобождающего оборудования :

Енач +Ев = 2R грузовых единиц

Енач +Ев = 2*(3 + 2 + 1) = 12 грузовых единиц

Для ГПС предусматривается дополнительная емкость НСС при смещенном режиме работы по сменам, когда обслуживающие операции выполняются, подряд в течение некоторого времени рабочего дня в расчете на суточный выпуск продукции, а в оставшееся время ГПС осуществляется при относительно уменьшенной численности обслуживающего персонала.

Дополнительная емкость (Ереж), обусловленная смещенным режимом работы ГПК, рассчитывается по формуле:

грузовых единиц

где То, Тб - длительность периода обслуживания и безлюдного периода;

Вдн - среднедневной выпуск продукции ГПК в количестве грузовых единиц:

грузовых единицы

Фдн - дневной фонд времени работы оборудования - 24 часа;

tшт.ср - среднее штучное время:

Так как у каждого станка по две грузовых единицы, то увеличиваем в 2 раза.

То= Фсм*m*Кзо часов

Тб = Фдн- То = часов

где Фсм - сменный фонд времени работы обслуживающего персонала - 8 часов;

m - число смен работы ГПС в сутки - 3;

Кзо - коэффициент занятости обслуживающего персонала (расчет из пункта 2.6)

Среднее штучное время:

=

= 22,73 мин

Длительность периода обслуживания и безлюдного периода:

То = 8 * 3 * 0,8= 19,2 часов

Тб = 24 - 19,2= 4,8 часов

Среднедневной выпуск продукции ГПК в количестве грузовых единиц:

= = 1,58 грузовых единицы

Рассчитаем дополнительную емкость (Ереж):

= 1,3 грузовых единиц

Рассчитываем общая емкость НСС ГПК, работающую по смещенному режиму:

Енсс = 57 + 12 + 1,3 = 70,3 грузовых единиц

2.6 РАСЧЕТ ЧИСЛЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА

Расчет численности персонала ГПК производится сначала раздельно для всех категорий работников, непосредственно связанных с подготовкой и изготовлением деталей, затем определяется общая численность с учетом совмещения профессий, степень их загрузки. Следующим этапом является распределение численности персонала по сменам с учетом режима функционирования ГПК (таблица 6).

Коэффициент занятости рабочих:

Кзо = Rо.р / Rо.пр.,

где Rо.р - расчетное число рабочих;

Rо.пр - принимаемое число рабочих.

Расчет численности обслуживающего персонала

Rо.см = (tз* R)/(tшт.ср*Р)

tшт.ср = (?(tшт.1+ tшт.2+ tшт.3)Ni)/Nоб (расчет приводится в разделе 2.5)

tз - время занятости отдельных рабочих (определяется с использованием рисунка 2 по группам рабочих с 1 по 3)

Сборщик паллет:

Rсб.п (tз* R)/(tшт.ср*Р) = (15*6) / 22,73*8 = 0,495

Комплектовщик инструмента:

Rк.ин. = (tз* R)/(tшт.ср*Р) = (0,15+0,5)* 6 / 22,73*8 = 0,021

Наладчик станков:

Rн = (tз* R)/(tшт.ср*Р) = (15*6) / 22,73*8 = 0,495

Контролер:

Rк = (Fд*R*tк)/Fp = (5716*6*2) / 1905*60 = 0,6

Fд - годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования в 3 смены, ч (5716)

tк - трудоемкость контрольной операции = 2 мин.

Fp - действительный фонд времени работы одного рабочего = 1905 часов

После проведения расчетов определяем принимаемое количество человек. Планируется совмещение профессий.

Rсб.п = 0,495

Rк.ин. = 0,021

Rн = 0,495

Rк= 0,6

Принимаем 1 человека для сборки паллет и наладки станков и 1 человека на должность контролера и комплектования инструмента.

Коэффициент занятости рабочих:

Кзо = Rо.р /Rо.пр

Кзо = (0,495 + 0,021+ 0,495 + 0,6) / 2 = 1,61/ 2 = 0,8

Рабочих таких профессий, как слесарь- ремонтник, электрик, ремонтник по электрической части, принимаем по одному человеку (возможно совмещение профессий).

Необходимо распределить рабочих по сменам (таблица 6)

Таблица 6 - Распределение численности работников по сменам

Профессия	Расчетное число в смену, чел.	Принимае- мое число в смену, чел.	Всего чело-век	Численность по сменам
				1	2	3
Сборщик паллет	0,495	-
Наладчик	0,495	1	1
Комплектовщик инструмента	0,021	-	-
Оператор-контролер	0,6	1	3
Слесарь-ремонтник		1	1
Электрик		1	1
Ремонтник по электронной части		1	1
Всего рабочих		5	7
Начальник ГПК		1	1
Диспетчер УВК		1	3
Диспетчер АТСС		1	3
Технолог		1	1
Программист		1	1
Всего руководителей и специалистов		5	9
Итого работающих		10	16
В 3 смены ГПК обслуживает 16 работающих

3. Проектирование организации функционирования ГПК

3.1 Обоснование режима работы ГПК

Режим работы ГПК по сменам устанавливается с учетом объема производства, степени загрузки оборудования с целью частичного обеспечения работы ГПК в максимальном режиме. При проектировании ГПК предусматривается частичное функционирование в безлюдном режиме, позволяющем наиболее полно нагрузить обслуживающий персонал н6а определенном отрезке рабочего времени.

Параметрической характеристикой сменного режима работы ГПК является соотношение периодов времени обслуживания - То и работы в безлюдном режиме - Тб.

Функциональные операции, выполняемые ГПС	Смены
	1	2	3
Загрузка оборудования из зоны ТО Загрузка оборудования с автоматизированного склада Загрузка автоматизированного склада Обработка Разгрузка оборудования и склада с доставкой деталей в зону ТО Разгрузка оборудования с доставкой деталей на склад

Рисунок 3 - Режим работы ГПС по сменам

3.2 Оперативное планирование производства в ГПК

Для решения задач ГПС функционирует подсистема оперативно-календарного планирования (ОКП), обеспечивающая качественную работу системы управления деятельностью ГПС.

Система ОКП в условиях автоматизации представляет собой комплекс программ, информационно связанных с накопленными данными о производстве.

Главная цель функционирования оперативного планирования производства (ОПП) заключается в организации согласованного во времени и маршрутно-ориентированного в пространстве движения частей и изделий. Одним из критериев подсистемы ОПП является показатель ритмичной работы. Планомерная организация и поддержание режима ритмичной работы в подразделениях ГПС - одна из целевых задач подсистемы ОПП.

План-график обработки деталей на рисунке 5. График загрузки оборудования на рисунке 4. С помощью данного графика проверяется реальная возможность выполнения календарного плана, учитывая необходимость переналадки, а также технического обслуживания в периоды, предусматриваемые между выполнением технологических операций.

Для построения графика загрузки оборудования следует рассчитать время занятости оборудования на месячную партию по деталеоперациям в днях.

Тзан =

где tшт - штучное время на деталеоперацию, мин;

tнал - время наладки на новую операцию, мин.;

tз.р. - время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля, мин.;

Р - транспортная партия, шт.;

n - размер партии на месяц, принимаем как N/12.

Определение времени занятости оборудования на месячную партию по деталеоперациям в днях для токарного станка на первой операции (Т):

Тзан.1 = = 2,3 дней

Тзан.2 = = 2,1 дней

Тзан.3 = = 3,4 дней

Тзан.4 = = 2,6 дней

Тзан.5 = = 3,4 дней

Тзан.6 = = 4,3 дней

Тзан.7 = = 2,8 дней

Тзан.8 = = 4,5 дней

Тзан.9 = = 4,2 дней

Тзан.10 = = 5,6 дней

Тзан.11 = = 4,9 дней

Тзан.12 = = 5,7 дней

Определение времени занятости оборудования на месячную партию по деталеоперациям в днях для токарного станка на второй операции (Т1):

Тзан.1 = = 1,5 дней

Тзан.2 = = 1,7 дней

Тзан.3 = = 1,9 дней

Тзан.4 = = 1,6 дней

Тзан.5 = = 1,1 дней

Тзан.6 = = 1,8 дней

Тзан.7 = = 2,1 дней

Тзан.8 = = 3,7 дней

Тзан.9 = = 3,4 дней

Тзан.10 = = 2,4 дней

Тзан.11 = = 4,1 дней

Тзан.12 = = 3,8 дней

Определение времени занятости оборудования на месячную партию по деталеоперациям в днях для фрезерного станка на третьей операции (Ф):

Тзан.1 = = 1,1 дней

Тзан.2 = = 0,9 дней

Тзан.3 = = 1 день

Тзан.4 = = 0,5 дней

Тзан.5 = = 0,6 дней

Тзан.6 = = 1,2 дней

Тзан.7 = = 0,7 дней

Тзан.8 = = 1,5 дней

Тзан.9 = = 2,5 дней

Тзан.10 = = 1,6 дней

Тзан.11 = = 1,7 дней

Тзан.12 = = 0,9 дней

Полученные значения вносим в таблицу 7.

Таблица 7 - Время занятости оборудования на месячную партию по деталеоперациям.

№ детали	Размер транспортной партии	Операции
		1-я	2-я	3-я
		N	tшт	Tазн	N	tшт	Tазн	N	tшт	Tазн
1	8	3,2	12	2,3	3,2	8	1,5	3,2	6	1,1
2	8	3,6	10	2,1	3,6	8	1,7	3,6	4	0,9
3	8	4,2	14	3,4	4,2	8	1,9	4,2	4	1
4	8	4,4	10	2,6	4,4	6	1,6	4,4	2	0,5
5	8	4,8	12	3,4	4,8	4	1,1	4,8	2	0,6
6	8	5,2	14	4,3	5,2	6	1,8	5,2	4	1,2
7	8	6	8	2,8	6	6	2,1	6	2	0,7
8	8	6,4	12	4,5	6,4	10	3,7	6,4	4	1,5
9	8	7,2	10	4,2	7,2	8	3,4	7,2	6	2,5
10	8	6,8	14	5,6	6,8	6	2,4	6,8	4	1,6
11	8	7	12	4,9	7	10	4,1	7	4	1,7
12	8	8,2	12	5,7	8,2	8	3,8	8,2	2	0,9

3.3 Организация технической подготовки и обслуживания производства в ГПК

В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными, и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции.

Повышение нестабильности рынка, усиление конкурентной борьбы за потребителя между производителями, практически неограниченные возможности научно-технического прогресса привели к частой сменяемости продукта. Главным фактором в конкурентной борьбе стал фактор времени. Фирма, которая может за короткий срок довести идею до промышленного освоения и предложит потребителю высококачественный и относительно дешевый товар, становится победителем.

Быстрая сменяемость продукции и требования ее дешевизны при высоком качестве приводит к противоречию:

- с одной стороны, низкие производственные издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются применением автоматических линий, специального оборудования;

- но с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают 1,5--2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально устареет.

Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления, то есть цену, что не приемлется рынком.

При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:

- всего разнообразия изготовляемых деталей в группы обработки;

- оборудования;

- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и вспомогательных материалов);

- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства);

- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему;

- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ;

- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации;

- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог-программист-организатор).

В результате системы ГИП имеют следующие структурные составные части:

- автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС);

- автоматическую систему инструментального обеспечения (АСИО);

- автоматическую систему удаления отходов (АСУО);

- автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК);

- автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН);

- автоматизированную систему управления ГПС (АСУ ГПС);

- систему автоматизированного проектирования (САПР);

- автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП);

- автоматизированную систему оперативного планирования производства (АСОПП);

- автоматизированную систему содержания и обслуживания оборудования (АССОО);

- автоматизированную систему управления производством (АСУП).

В процессе планирования нередко ставятся задачи сокращения сроков технической подготовки с целью ускорения реализации достижений науки и техники в производстве, сокращения затрат на осуществление технической подготовки и повышения качества работ.

На практике с целью сокращения сроков подготовки используется метод параллельного и параллельно-последовательного ведения работ. В этом случае работы, например, второй стадии начинаются раньше, нежели заканчивается первая, а третьей стадии - раньше, чем заканчивается вторая, и т.д. В результате совмещения разных стадий проектирования общий цикл подготовки резко сокращается.

В организации работ по созданию и освоению новой техники и технологии важное место занимает использование наглядных графических изображений - сетевых графиков. Они состоят из двух элементов: работ и событий. События представляют собой, начало или окончание каждого вида работ, которые можно четко зафиксировать в начальной и конечной их стадиях. Исходным событием называется момент начала первых работ, связанных с подготовкой и реализацией запланированного мероприятия.

Информационное обеспечение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП) включает в себя единую систему кодирования технологической и технико-экономической информации, справочную и оперативную информацию. Спецификой проектирования АСУТП является применение системного подхода, эффективность которого возрастает с увеличением сложности и размеров системы. Системный подход состоит в том, что разрабатываемая АСУТП рассматривается как сложное целое со свойствами, не всегда присущими ее составляющим, структура и состав которых описаны выше. При системной разработке идут от общего к частному. Общей задаче, сформулированной для системы в целом, подчиняются задачи, решаемые отдельными ее составляющими.

Основные положения системного подхода заключаются в следующем.

1. Четко и конкретно формулируются задачи, поставленные при разработке АСУТП, ее назначение в общей структуре управления промышленным предприятием; устанавливаются критерии эффективности применения АСУТП.

2. В структуре АСУТП и технологического объекта управления выделяются подсистемы и отдельн...