Уровни автоматизации

Выпуск законченных систем машин для комплексной механизации и автоматизации производства, создание автомати­зированных цехов и заводов на основе широкого применения промышленных роботов (ПР), высокопроизводительного оборудования, встроенных систем авто­матического управления с использованием ЭВМ позволяет применять в народном хозяйстве в боль­ших масштабах высокопроизводительные энерго- и материалосберегающие технологии, обеспечивает значительное повышение надежности и качества выпускаемой продукции. При этом основ­ное внимание должно быть уделено ускорению работ по автома­тизации машиностроительного производства, определяющего про­мышленный потенциал страны и технический уровень всех от­раслей народного хозяйства.

Уровень и способы автоматизации зависят от серийности про­изводства и оснащенности его техническими средствами.

Средства производства, выпускаемые машиностроением, имеют два полюса:

универсальное оборудование с ручным управлением, обеспе­чивающее наибольшую гибкость производства (например, уни­версальные станки, которые могут быть быстро приспособлены к выпуску практически любой продукции, но обладают низкой производительностью и требуют постоянного присутствия ста­ночника);

автоматические линии с жесткой программой работ, обеспечи­вающие наиболее высокую производительность труда, наимень­шее привлечение рабочей силы и высокую стабильность качества, но практически не приспособленные к смене выпускаемой продук­ции и трудно перестраиваемые даже при сравнительно небольших изменениях в конструкции.

Остальное оборудование занимает промежуточное положение.

Развитие автоматизации оборудования позволяет поднять про­изводительность труда, но, как правило, сопровождается сниже­нием универсальности оборудования и сужением технологических областей его применения.

Автоматизация имеет целью исключить последовательно раз­личные функции, выполняемые рабочим-станочником.

Первый уровень автоматизации — автоматизация цикла об­работки. Она заключается в управлении последовательностью и характером движений рабочего инструмента в целях получения заданной формы, размеров и качества поверхности на обрабаты­ваемой детали. Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках с числовым программным управ­лением (ЧПУ). При этом обеспечивается возможность оптимально осуществлять функции управления практически для неограни­ченной номенклатуры деталей. Производительность труда воз­растает в 2…4 раза по сравнению со станками, имеющими руч­ное управление. Качество продукции существенно повышается.

Второй уровень автоматизации — автоматизация загрузки (постановки и снятия деталей со станка). Это весьма эффективная область автоматизации, позволяющая рабочему обслуживать не­сколько технологических единиц оборудования, т. е. перейти к многостаночному обслуживанию.

Наибольшей универсальностью и быстротой переналадки об­ладают ПР, используемые в качестве загрузочных устройств. По мере снижения требований к быстроте переналадки загрузоч­ных устройств и увеличения размера партии обрабатываемых де­талей упрощаются средства для загрузки деталей в рабочую зону. На многоцелевых станках такими средствами очень часто служат автооператоры.

Второй уровень автоматизации все чаще обеспечивается созда­нием роботизированных технологических комплексов (РТК), в ко­торых робот обслуживает одну единицу или группу оборудования.

Третий уровень автоматизации — автоматизация контроля, ранее выполняемого станочником:

за состоянием инструмента и своевременной его заменой (контроль за фактическим ресурсом каждого инструмента и раз­мерный контроль положения режущих кромок);

качества обрабатываемых деталей (размеров, а в необходи­мых случаях и обрабатываемой поверхности);

за состоянием станка и удалением стружки, а также контроль и подналадка технологического процесса (адаптивное управ­ление).

Автоматизация перечисленных выше функций дополнительно освобождает человека от постоянной связи с машиной и позволяет расширить сферу обслуживания оборудования одним человеком. Такая автоматизация обеспечивает длительную работу обору­дования по обработке деталей одного наименования при мини­мальном участии или даже без участия человека в течение одной - двух смен. Широкое распространение такого метода ограничено необходимостью иметь достаточный запас деталей одного наиме­нования для работы оборудования в течение нескольких смен.

Третий уровень автоматизации обеспечивается созданием адап­тивных РТК роботизированных технологических комплексов, а также гибких производственных модулей, представляющих собой комплект, состоящий из многооперационного станка (обра­батывающего центра), устройств приема и перемещения спутни­ков (палет), ПР (или автооператоров), устройств контроля, диагно­стирования, подналадки и других вспомогательных механизмов и устройств, управляемый от общего устройства управления.

Четвертый уровень автоматизации — автоматическая пере­наладка оборудования. Переналадка оборудования на обработку изделия другого наименования на существующем оборудовании пока осуществляется вручную. Если процесс переналадки тех­нически не подготовлен, то он может занимать значительную часть общего календарного времени (от нескольких часов до целой смены и больше). Чем чаще требуется переналадка (по условиям производства), тем больше оказываются потери времени и сужается зона обслуживания одним рабочим. Поэтому одной из центральных задач на современном этапе является совершен­ствование систем переналадки оборудования — применяемых при­способлений, инструмента и оснастки, а также методов задания циклов и режимов обработки, упрощение переналадки загрузоч­ных устройств, контрольных систем и т. д. В идеале следует стремиться к созданию систем обеспечения функционирования оборудования и всех сопутствующих вспомогательных устройств, которые были бы способны осуществить автоматическую пере­наладку оборудования.

Оборудование с автоматической переналадкой экономически выгодно при обработке любых партий деталей и пригодно к вы­пуску сборочных комплектов деталей, необходимых для обеспе­чения ритмичной работы сборочных цехов. Оно позволяет суще­ственно сократить объемы незавершенного производства, свести к минимуму производственный цикл изготовления изделий.

Высокая стоимость всех средств автоматизации, технические трудности, стоящие на пути создания высоконадежного оборудо­вания и средств контроля и управления, пока сдерживают широ­кое использование в машиностроении этой наиболее высокой сту­пени автоматизации.

Пятый уровень автоматизации — гибкие производственные системы (ГПС).

Под ГПС обычно понимают совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, 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.

Таким образом, ГПС должны обеспечивать автоматическое производство деталей различными партиями. При этом себестои­мость продукции и производительность ГПС близки к достигаемым в современном массовом производстве при изготовлении деталей одного наименования.

ГПС в общем случае должна обеспечивать комплексную авто­матизацию всех звеньев производственного процесса, включая процессы обработки и управления, подготовку производства, разработку конструкторской и технологической документации и планирование.

В условиях массового производства ГПС может включать автоматизированные линии, допускающие переналадку на обра­ботку неизвестных заранее конструктивных модификаций дета­лей, а в условиях серийного и мелкосерийного производства — автоматизированные участки, роботизированные комплексы, ста­ночные модули и т.п. Таким образом, понятие гибкого автомати­зированного производства распространяется на сложные про­изводственные системы (автоматизированные предприятия и за­воды-автоматы) и на их структурные составляющие: автоматизи­рованные цехи, автоматизированные и роботизированные участки, гибкопереналаживаемые автоматизированные линии и роботи­зированные комплексы.

В таблице 1.1 дана выполненная по степени автоматизации основ­ных и вспомогательных операций классификация различных видов сложных автоматизированных систем и их структурных составляющих.Повышение уровня автоматизации применяемого оборудова­ния тесно связано с ростом уровня организации всего произ­водства на данном предприятии. Изолированный гибкий произ­водственный модуль или станок с программным управлением ока­зывается неэффективным при одиночном использовании на пред­приятиях, где не применяют другие станки с программным управ­лением, поскольку вся система организации производства на предприятии не соответствует требованиям, предъявляемым новой высокопроизводительной техникой.

Гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие автоматизи­рованные участки (ГАУ) и гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) должны стать основными видами гибких автоматизирован­ных производственных систем в машиностроении на двенадцатую пятилетку. В дальнейшем, по мере их совершенствования, будут создаваться гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ) и гибкие автоматизированные заводы, которые могут включать автомати­зированные системы управления (АСУ) производством, типовые системы автоматизированного проектирования (САПР машино­строения) и автоматизированные системы технологической под­готовки производства (АСТПП).

Таблица 1.1 - Классификация оборудования по степени автоматизации

основных и вспомогательных операций