Гнучкі виробничі системи й виробництва, їхні організаційно-виробничі параметри

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.

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. 1) є:

1) гнучкі виробничі модулі (ГВМ);

2) гнучкі виробничі комплекси (ГВК);

3) 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).

АСУВ у ГАВ інтегрується із системою автоматизованого проектування (САПР), автоматизованою системою управління технологічними процесами (АСУТП), автоматизованою транспортно-складською системою (АТСС), автоматизованою системою інструментального забезпечення (АСІЗ), системою автоматизованого контролю якості (САК), автоматизованою системою наукових досліджень (АСНД), автоматизованою системою управління відходами виробництва (АСУВ) та іншими системами забезпечення функціонування технологічного устаткування ГВК.

АСТПВ охоплює не тільки інженерну підготовку виробництва (розроблення технології і керуючих програм обробки деталей, проектування оснащення та інструменту), а й також автоматизовані дільниці виготовлення засобів оснащення виробництва.

Гнучкий виробничий модуль (ГВМ) — елементарний компонент ГВК (ГАЛ, ГАД), здатна автоматично переналагоджуватися й автономно функціонувати одиниця автоматичного технологічногоустаткування (із ЧПУ), оснащена автоматизованими пристроями (роботами) завантаження заготовок, зняття обробленої деталі (вузла), вилучення відходів (наприклад, стружки), подавання і заміни інструменту, вимірів і контролю в процесі обробки деталей довільної номенклатури, а також пристроями діагностики негараздів і відмов у роботі.

Наприклад, одиницею технологічного устаткування можуть бути багатоопераційний верстат із ЧПУ типу «обробний центр», модуль багатоцільового типу свердлильно-фрезерувально-розточний із ЧПУ, автомат токарно-револьверний із ЧПУ, які обладнані автоматизованим пристроєм (ПР) завантаження заготовок, видалення оброблених деталей і накопичувачами — магазинами заготовок і деталей.

Гнучкий виробничий модуль спроможний обробляти ряд різноманітних деталей (від 2 до 200 найменувань і більше), мати пристрій, що визначає термін служби інструментів, їх поломки, ставити діагноз неполадок у роботі.

Як правило, ГВК складається з кількох ГВМ. ГВК — група устаткування з високим ступенем автоматизації, що призначена для обробки різноманітних видів заготовок, які випускаються малими і середніми партіями. ГВК для механічної обробки деталей об’єднує групу високоавтоматизованих верстатів, транспортну систему автоматизованої подачі заготовок та інструменту зі складів на верстати і видалення з верстатів оброблених деталей та використаного інструменту, ЕОМ із системою програм управління для керування всім обсягом робіт, що виконуються на комплексі.

Складнішою виробничою одиницею є гнучка виробнича дільниця (ГВД). Вона охоплює кілька ГВК, об’єднаних АСУ та автоматизованою транспортно-складською системою, що автономно функціонують протягом заданого часу.

ГВК і ГВД створюються в механообробних цехах дрібносерійного та одиничного типів виробництва. В усіх випадках, як правило, технологічні операції не синхронізовані. Унаслідок цього неможливо досягти безперервності обробки деталей, роботи устаткування. Обробка деталей ведеться паралельно-послідовно, деталі з однієї операції на іншу передаються поштучно промисловим роботом, що обслуговує технологічне устаткування.

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 транспортнихзасобів (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.

Для визначення економічної ефективності ГВК або ГВД необхідно вибрати базу для порівняння варіантів і розрахувати для кожного з них інвестиції і собівартість обробки деталей. Для цього спочатку варто розрахувати: потужність, що споживається устаткуванням; чисельність виробничого персоналу; витрати на устаткування й інші виробничі фонди.