Основные определения и задачи автоматизации производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные определения и задачи автоматизации производства

Механизация производственного процесса - применение энергии неживой природы в производственном процессе (ПП) или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат и улучшения условий производства.

Автоматизация производственного процесса - применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими без непосредственного участия человека. Автоматическими называются процесс, оборудование или производство, не требующие присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов.

Автоматизированным называется такой процесс, часть которого выполняется автоматически, а другая часть требует присутствие рабочего.

Автомат - самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.

Полуавтомат - это такое устройство, для возобновления рабочего цикла которого требуется вмешательство рабочего.

Рабочий цикл - это последовательность автоматически выполняемых запрограммированных действий.

Уровень АПП определяется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. Различают автоматизацию производства трех уровней:

Частичная автоматизация - это автоматизация отдельных операций технологического процесса (применение станков с ЧПУ).

Комплексная автоматизация - это АПП изготовления деталей и сборки с использованием автоматических систем машин (автоматическая линия (АЛ), гибкие производственные системы (ГПС)).

Полная автоматизация - это высшая ступень автоматизации, где все функции изготовления, контроля и управления производством выполняются автоматически (автоматический цех, завод). При полной автоматизации присутствие человека не требуется (безлюдный режим работы - это такая степень автоматизации, при которой станок, производственный участок, цех или весь завод могут работать автоматически в течение хотя бы одной смены без участия человека).

Технико-экономические преимущества автоматически управляемых производственных систем по сравнению с ручным управлением следующие:

более высокое быстродействие, позволяющее повышать скорости протекания производственных процессов, а, следовательно, повышать производительность производственного оборудования.

более высокое и стабильное качество управления процессами, обеспечивающее высокое качество продукции при более экономном расходовании материалов и энергии.

возможность работы автоматов в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях.

стабильность ритма работы, возможность длительной работы без перерыва вследствие отсутствия утомляемости, присущей человеку.

сокращение периодов времени от начала проектирования до начала выпуска продукции.

возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.

Повышение производительности труда при автоматическом производстве достигается следующим образом:

полным использованием календарного времени при круглосуточной автоматической работе оборудования

повышением скорости протекания процессов, которые не ограничиваются возможностями человека.

высвобождением обслуживающего персонала.

Автоматическое регулирование процесса предотвращает потери вследствие поломок инструмента и вынужденного простоя оборудования.

Автоматизация проектирования и изготовления продукции с использованием ЭВМ позволяет значительно сократить количество бумажных документов (чертежей, схем, графиков), необходимых в неавтоматизированном производстве.

Степень автоматизации производственных процессов

Степень автоматизации - безразмерный показатель, позволяющий количественно оценить уровень автоматизации отдельной машины, систем машин или производственного процесса.

Степень АПП оценивается отношением времени автоматической работы к рассматриваемому периоду времени. Различают:

- Цикловая степень автоматизации

- это отношение времени автоматической работы устройства в течение цикла к полному времени цикла .

Рабочая степень автоматизации

- это отношение доли штучного времени автоматической работы ко всему штучному времени.



Эксплутационная степень автоматизации

- это отношение ? времени автоматической работы в течение расчетного периода времени (смены, месяца, квартала, года) к расчетному периоду времени эксплуатации.

Области применения технологического оборудования с различными уровнями автоматизации для основного производства:

1. Единичное, мелкое и среднесерийное производство - механизированное и автоматизированное универсальное оборудование с ручным управлением, оборудование с ЧПУ, гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие производственные участки (ГПУ).

2. Крупносерийное и массовое производство - специальные и агрегатные станки автоматические линии (АЛ), автоматы и полуавтоматы, гибкие автоматические линии (ГАЛ).

3. Сверхмассовое производство - автоматические роторные линии и автоматические роторно- конвейерные линии (АРКЛ).

Размерные связи автоматического процесса изготовления деталей

При автоматическом процессе изготовления деталей существует три группы размерных связей:

Установочные размерные связи (УРС): действуют в процессе автоматической установки заготовок в приспособления, кассеты, станки и т.д. УРС не влияют на достижение качественных показателей изделия но определяет возможность автоматического транспортирования заготовок, загрузки и выгрузки станков.

Замыкающими звеньями являются допустимые отклонения расположения технологических баз заготовки и исполнительных поверхностей приспособления, при которых возможно осуществить автоматическую установку заготовки.

Составляющими звеньями являются размеры заготовки и приспособления, которые выявляются при построении размерных цепей по общей методике размерного анализа конструкции. УРС аналогичны сборочным размерным связям и рассчитываются точно так же. Разница состоит лишь в том, что допуски размеров при установке заготовок или изделий в различные приспособления м/б, как правило, значительно больше, чем при сборке изделий, и поэтому их легче обеспечить.

Операционные размерные связи (ОРС): возникают в процессе получения каждого размера детали при ее изготовлении.

Замыкающим звеном является получаемый размер детали - операционный размер. В зависимости от вида размерной связи составляющими звеньями могут быть различные размеры технологической системы: размеры инструмента, станка, приспособления, установочные размеры заготовки, инструмента, приспособления.

От ОРС зависят: операционные размеры, получаемые размеры детали, настроечные размеры станка, режущего инструмента и приспособления, которые необходимо обеспечить при технологической подготовке производства.

ОРС описывают и обеспечивают получение требуемых операционных размеров детали на каждой рабочей позиции автоматической обрабатывающей системы.

Межоперационные размерные связи (МРС): объединяют в единое целое весь технологический процесс изготовления детали, связывая различные операционные размеры детали с размерами заготовки и припусками на обработку. Межоперационные размерные связи описывают все этапы преобразования размеров от заготовки до детали.

Замыкающими звеньями являются припуски на обработку и те размеры детали, которые непосредственно не получаются, как операционные размеры ни на одной из операций тех. процесса.

Составляющими звеньями являются операционные размеры детали, получаемые на операциях тех.процесса, а также размеры заготовки.

Характеристика поточного и непоточного производства

На выбор методов организации поточного или непоточного производства влияют следующие факторы:

размеры и масса изделий - чем крупнее изделие, тем сложнее организовать поточное производство;

количество изделий, подлежащих выпуску за определенный период времени (год, квартал, месяц, сутки) - при выпуске небольшого количества изделий нецелесообразно организовывать поточное производство из-за больших капитальных затрат;

периодичность выпуска изделий - изделия могут выпускать регулярно и нерегулярно. При регулярном выпуске (например, по 20 изделий ежемесячно) целесообразно организовывать поточное производство. Если регулярность неопределенная, т. е. через различные промежутки времени и в различных количествах, то используют непоточное производство.

точность и шероховатость поверхностей деталей - при высокой точности и малой шероховатости следует применять непоточное производство.

Поточное производство основано на ритмичной повторяемости согласованных во времени основных и вспомогательных операций, которые выполняются на специализированных рабочих местах, расположенных в последовательности технологического процесса, что позволяет реализовать принципы прямоточности, специализации, непрерывности, параллельности, пропорциональности и ритмичности.

Поточное производство обеспечивает непрерывность движения заготовки, детали, сборочной единицы или машины и их выход со станка, механического или сборочного участка, цеха с требуемым тактом.

Расчетный такт работы станка, участка или цеха:

; шт/см

Ф_Н - номинальный фонд времени (год, квартал, месяц, смена, час).

N - программа выпуска изделий в планируемый период времени.

К_Т - коэффициент технического использования оборудования.

В поточном производстве изготовление изделий ведется на поточных линиях, в которые включены все виды оборудования, необходимые для изготовления изделий. Оборудование расставлено строго по ходу технологического процесса и связано с транспортными устройствами, которые передают изделия с одной операции на другую.

В поточном производстве отсутствуют промежуточные склады, поэтому готовые детали сразу же передаются на сборку. На случай непредвиденных потерь времени и колебаний затрат времени на выполнение операции, на отдельных рабочих местах, на транспортных устройствах создаются резервные (страховые) запасы изделий.

Технологический процесс для поточного производства разрабатывают таким образом, чтобы продолжительность операции была по возможности равна или кратна такту выпуска. Это позволяет наиболее полно использовать оборудование поточной линии и обеспечить ритмичность производственного процесса.

Непоточное производство не обеспечивает непрерывности движения изготовляемых изделий и равномерного их выпуска в единицу времени. Данный тип производства характеризуется следующими факторами:

многообразия разработки объектов новой продукции.

частая сменяемость выпускаемых изделий.

многономенклатурность производства изделий.

снижение объема выпуска отдельных изделий при увеличении объема выпуска других

Преимущества поточного производства в сравнении с непоточным:

более высокая производительность производственного процесса;

более короткий цикл изготовления изделий;

более высокие технико-экономические показатели (например: выпуск продукции на единицу площади, единицу оборудования, на одного работающего и т. п.);

высокий уровень и постоянство качества продукции;

значительное упрощение планирования, управления и учета;

значительное снижение себестоимости.

Недостатки поточного производства: сложность перехода поточного производства на выпуск новых изделий, т. к. это требует больших капитальных затрат на проектирование и изготовление нового технологического оборудования, оснастки, режущего инструмента и т. д. Все это снижает гибкость производства.

Поточное производство характерно для крупносерийного и массового производства.

Построение автоматизированного производственного процесса, изготовление деталей в не поточном производстве

Развитие радиоэлектроники, программирования, серийного производства многоцелевых станков с ЧПУ, использование групповой технологии обуславливают переход к гибкому автоматизированному производству и к внедрению ГПС. Создание ГПС направлено на обеспечение выпуска серийных и мелко серийных изделий дискретными партиями, номенклатура и размеры которых могут меняться во времени. ГПС обладают широкой гибкостью и обеспечивают высокую производительность, которая приближается к производительности АЛ, скомпонованных из специализированных станков.

ГПС - это автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станки с ЧПУ, РТК, ГПМ транспортно - накопительные и складские системы и т.д.) для выпуска широкой номенклатуры продукции и способное безинерционно переходить на выпуск новой номенклатуры изделий любого наименования.

Структура ГПС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Функционально элементы ГПС можно разделить на 2 группы.

производственно- технологические функциональные элементы ГАП, составляющие производственно технологическую часть ГПС;

электронно- вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно- вычислительную и управляющую часть ГПС.

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

В ГПМ входят:

1. специальное технологическое оборудование с ЧПУ (1-3 станка)

2. контрольно - измерительная аппаратура и установки

3. промышленные роботы и манипуляторы

4. средства автоматизации техпроцесса.

5. средства идентификации деталей, заготовок, оснастки и инструментов

Основные требования к ГПМ, работающим в режиме безлюдной технологии:

управление от ЭВМ

наличие магазина инструментов

наличие конвейера для сбора стружки

автоматический зажим и разжим заготовки в патроне станка

Дополнительные требования:

возможность автоматической переналадки патрона по программе

возможность регулировки силы зажима заготовки в зависимости от ее жесткости.

РТК- это совокупность единиц технологического оборудования (от 3-х до 10-ти станков с ЧПУ), промышленных роботов и средств их оснащения (устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи деталей и т.д.), автономно функционирующих и осуществляющих многократные циклы с автоматической переналадкой и возможностью встраиваться в ГПС.

ГПК- это ГПС, состоящая из нескольких ГПМ или РТК и объединенная автоматической системой управления (АСУ), автоматизированной транспортно- складкой системой (АТСС), автономно функционирующая в течении заданного времени и способная встраиваться в систему с более высоким уровнем автоматизации.

ГАЛ- это ГПС, состоящая из нескольких ГПМ или РТК, объединенных АСУ, в которой технологическое оборудование располагается в принятой последовательности технологических операций вдоль АТНС (автоматизированной транспортно- накопительной системы)

ГАУ- это ГПС, состоящая из нескольких ГПМ, РТК, ГАЛ и отдельных единиц специального технологического оборудования, АТНС, объединенных АСУ в гибкий участок, в котором предусмотрено изменение последовательности использования оборудования в пределах заданного технологического маршрута.

ГАЦ- это ГПС, объединяющая ГАУ (или ГАЛ), вспомогательные участки и отдельные ГПМ, РТК, АТСС и управляемая автоматизированной системой.

ГАЗ- это ГПС, состоящая из ГАЦ заготовительного производства, ГАЦ обрабатывающих и сборочных стадий, автоматизированных складов материалов, заготовок, комплектующих изделий, готовых деталей и изделий, автоматизированной транспортной системы, объединенных АСУ.

Система обеспечения функционирования

автоматизация производственный размерный деталь

СОФ ГПС в автоматическом или автоматизированном режимах включает:

АТранспортноСкладскаяСистема - система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для временного накопления, распределения и доставки предметов производства и технологической оснастки к ГПМ, РТК или другому оборудованию в ГПС;

АСИО - автоматическая система инструментального обеспечения, предназначена для подготовки, хранения, и автоматизированной замены инструмента;

АССИ - автоматическая система слежения за износом и поломкой инструмента;

АСОН - автоматизированная система обеспечения надежности работы оборудования, осуществляет контроль за состоянием оборудования;

АСУ КП - автоматизированная система управления качеством продукции;

АСУ ОП - автоматизированная система удаления отходов производства.

Классификация ГПС.

(для механообработки)

По организационному признаку подразделяются на:

ГАЛ состоит из:

автоматическое оборудование, специальные и агрегатные станки

РТК

технологическое оборудование

промышленный робот технологический

промышленный робот вспомогательный

средства оснащения (устройства ориентации, накопления и т. п.)

ГПМ

СОФ

ГАУ состоит из:

оборудование с ЧПУ

п. п. № 2-8 из состава ГАЛ

отдельное технологическое оборудование

ГАЦ состоит из:

ГАЛ

ГАУ

СОФ

роботизированная технологическая линия (РТЛ )

РТУчасток

РТЛиния

отдельное технологическое оборудование

АСУП.

По назначению ГПС бывают:

1. предметные - это системы машин на которых полностью изготавливается определенная группа изделий (корпуса, валы, втулки и т.п.);

2. узловые - это системы машин, продуктом производства которых являются комплекты деталей и узлы определенных типоразмеров.

операционные - это системы машин для выполнения однородных технологических операций, которые являются частью комплексного техпроцесса изготовления определенной группы изделий .

По уровню автоматизации, т.е. способности выполнять определенные функции в автоматическом режиме. Уровень автоматизации определяется показателем, равным отношению времени автоматической работы оборудования к общему фонду временя его использования.

Структурная схема РТК

Различают:

роботизированные технологические комплексы - это системы и комплексы, автоматизированные с помощью ПР

робототехнические технологические комплексы - это РТК, в которых ПР выполняют основные технологические функции.

Структура РТК и степень участия человека в производственном процессе зависит от уровня автоматизации и характеров связей с внешними и смежными производственными подразделениями.

Состав РТК определяется характером выполняемого технологического процесса и формируется на основе следующих данных:

- номенклатура изготавливаемых изделий

- заданная годовая программа выпуска

- состав технологического оборудования

- организация потока материалов (транспортирование, промежуточное хранение деталей и заготовок)

- число подразделений обслуживания оборудования

Подсистема обработки - формируется на основе технологического оборудования, модернизированного для взаимодействия с ПР.

Подсистема обслуживания - формируется на основе устройств для размещения заготовок на входе в РТК, межоперационных транспортирующих устройств и накопителей, устройств приема деталей, а также ПР.

Подсистема контроля и управления - состоит из комплекса программ, средств контроля измерений, регулирования вычислений, логического управления, регистрации и аварийной защиты. Подсистема оснащена датчиками, которые осуществляют вышеназванные функции.

Сложные РТК помимо названных подсистем могут иметь дополнительные подсистемы:

Подсистема инструментального обеспечения;

Подсистема технического обслуживания;

Подсистема организационно - технического управления;

Автоматизированное транспортно - складское обеспечение.

Особенности проектирования техпроцессов обработки на РТК

При разработке тех. процесса в условиях РТК необходимо обеспечить:

Максимально возможную концентрацию операций на станках с ЧПУ, которая позволяет сократить число переустановок заготовок при обработке, повысить точность обработки и сократить время производственного цикла.

Использование технологической оснастки, позволяющей при быстрой переналадке осуществить точное базирование и надежное закрепление заготовок широкого диапазона размеров.

Тщательная подготовка технологических баз, которая может выполняться как на РТК, так и вне него.

На РТК следует выполнять операции в течение времени не превышающего нормативного периода стойкости режущего инструмента.

Рекомендуется специализация РТК по двум группам операций:

РТК для черновых и чистовых операций;

РТК для финишных операций.

Технологическое оборудование РТК следует выбирать таким образом, чтобы положение заготовки при ее транспортировании и обработке было постоянным.

В условиях среднесерийного производства использование РТК целесообразно только на базе группового метода обработки.

Размещено на Allbest.ru

...