6.3 Промышленные роботы
Роботизированные технологические комплексы (РТК). Представляет собой автономно функционирующую совокупность технологического оборудования, промышленного робота и системы функционирования (ЭВМ). Различают следующие разновидности роботизированных технологических комплексов:
1) манипуляционные РТК, у которых основной исполнительный орган оканчивается захватом или каким-нибудь инструментом;
2) мобильные РТК (колесные, шагающие, гусеничные), используемые, как правило, в экстремальных условиях работы;
3) информационно-управляющие РТК, которые могут не иметь механически движущихся исполнительных устройств, они следят за ходом протекания технологических процессов, обрабатывают информацию, поступающую от каких-либо внешних источников, и в случае необходимости вносят коррективы в протекание контролируемого технологического процесса.
Объединение группы робототехнических комплексов в одну технологическую цепочку изготовления продукции позволяет создать роботизированные автоматические линии (РАЛ). На одной такой линии могут производиться в автоматическом режиме обработка резанием, термообработка, сварка и т.д.
К достоинствам РАЛ относятся высокая производительность и качество выпускаемой продукции, совмещение рабочих и вспомогательных процессов во времени, высокая мобильность и переналаживаемость. К недостаткам этих линий следует отнести высокие капитальные затраты.
6.4 Автоматизированные линии и производства
В машиностроении основными направлениями автоматизации являются: применение автоматических поточных линий – системы автоматизированных машин; создание автоматизированных цехов и заводов-автоматов. В машиностроении на долю массового и серийного производства приходится 20-25% продукции, а 75-80% - это мелкосерийная продукция.
Главным элементом гибкого автоматизированного производства (ГАП) является гибкая производственная система (ГПС).
ГПС включает в себя гибкие производственные модули ГПМ от 2 до 20 единиц; единую автоматизированную транспортно-складскую систему; автоматизированную систему инструментообеспечения; систему централизованного управления от ЭВМ.
ГПМ – это единое автоматизированное оборудование с ЧПУ, включающее в себя робототехнические и другие устройства и обладающее возможностью автономного функционирования и автономного переналаживания (например, станок-автомат, обрабатывающий центр и т.д.).
ГАП снабжен автоматизированной связью со складом заготовок и деталей.
Единая автоматизированная транспортно-складская система функционирует по принципу «верни на место», т.е. заготовка со склада транспортируется простыми транспортными роботами и возвращается на склад после обработки. В итоге через склад деталь может быть направлена от одного станка к другому. Может быть использован вариант передачи детали от станка к станку, минуя склад.
Автоматизированная система инструментообеспечения (АСИ) производит автоматическую подготовку и смену инструмента (без вмешательства людей). Например, для бесперебойной работы системы в течение суток в накопителях (магазинах) создается запас необходимых инструментов.
Система централизованного управления (СЦУ) от ЭВМ.
Технико-экономическую эффективность функционирования ГПС обеспечивает:
высокая гибкость и мобильность, что позволяет в короткий срок перестроиться на выпуск новой продукции;
универсальность – способность обрабатывать широкую номенклатуру деталей (более 200 наименований);
низкая чувствительность к изменению конструкции обрабатываемой детали;
длительные сроки морального устаревания, превышающие срок их физического износа;
возможность повышения производительности труда и сокращение количества необходимого оборудования;
возможность лучше использовать технологическое оборудование, коэффициент загрузки оборудования;
сокращение производственного цикла изготовления изделий;
возможность перейти к созданию гибких автоматизированных предприятий.
ГАП включает следующие автоматизированные системы:
элементы, образующие ГПС;
автоматизированную систему контроля качества продукции;
автоматизированную систему диагностики отказов, устранения неисправностей всех применяемых технических средств;
систему автоматизированных научных исследований;
систему автоматизированного труда всех ИТР, работающих непосредственно на производстве.
Степень автоматизации определяется
коэффициентом автоматизации
:
где tавт.раб– время работы в автоматическом цикле;tцикла – время полного цикла работы.
Чем выше tавт., тем меньшеТшт,при этом повышается возможность многостаночного обслуживания, возрастает стоимость оборудования и затраты на его модернизацию; возрастают затраты времени на переналадку для изготовления других деталей; возрастает размер партии деталей, при которых работа на данном станке становится экономически целесообразной.
Правильный выбор степени автоматизации дает возможность найти оптимальное решение для обеспечения наибольшего экономического эффекта при минимальных затратах средств на осуществление автоматизации.
Экономическая эффективность от проведенной автоматизации можно определить по формуле:
,
где Z – число лет для окупаемости затрат (принимается не более 4-х лет);k– капитальные затраты на проведение автоматизации, руб.;tшт1 иtшт2– штучное время до и после автоматизации, час.;Зр1 иЗр2– основная зарплата рабочего за 1 час до и после автоматизации, руб.;Н1иН2 – накладные расходы на основную зарплату до и после автоматизации;N – годовая программа выпуска.
Эксплуатация комплексных автоматизированных линий всегда экономически выгодна.
Классификация потребляемых материалов и продукции
Системы классификации продукции.
Для получения полной информации о наличии и движении материальных ресурсов необходимо иметь научно-обоснованную систему классификации.
Внутривидовая номенклатура насчитывает около 25 млн. конкретных наименований продукции. По восходящей эти показатели укрупняются.
Классификация – это разделение заданного множества на подмножества в соответствии с принятыми методиками классификации, которые представляют собой совокупность определенных правил. Признаком классификации служит характеристика материалов, позволяющая определить его сходство или отличие от других объектов. Основанием деления служит признак, по которому производится деление классификационной группировки.
Ступень классификации - это результат очередного разделения одной классификационной группировки.
Уровень классификации – это совокупность группировок, расположенных на одних и тех же ступенях классификации.
Глубина системы классификации – количество группировок в данной системе.
Гибкость системы классификации - способность включения новых объектов классификации без нарушений существа классификации.
Классификация должна отвечать следующим требованиям:
полнота охвата всех объектов классификации;
достаточная вместимость и гибкость, способность разместить объекты классификации не только сейчас, но и в обозримом будущем. Это особенно актуально сейчас, когда идет быстрая смена продукции.
оптимальна глубина классификации, т.е. экономически оправданное числа ступеней. Чрезмерное количество ступеней усложняет классификацию и затрудняет работу с ней.
простота ведения классификаций;
соответствие системам управления и переработки информации;
согласованность с другими классификаторами;
согласованность терминов и определений, ГОСТ 17369-78.
В основе выбора классификационного признака лежит принцип определяющего фактора в решении конкретной технико-экономической задачи.
Классификационным признаком может служить однородность способов производства тех или иных материалов, например, нефтепродукты, сталь и т.д.
В тех же целях можно использовать и назначение материала в производстве. Например, орудия и средства труда, топливо, основные и вспомогательные материалы и т.д.
В качестве классификатора может быть использована форма материала, например уголок, швеллер, круг и т.д.
Наибольшее распространение получили иерархическая и фасетная система классификации.
Иерархическая классификация отличается строгим соблюдением принципа подчиненности низших классификационных группировок высшим. Происходит постепенная детализация объектов. В иерархической системе подмножества не пересекаются.
Основным признаком иерархической системы является то, что каждый элемент несет смысловую нагрузку. Классификация хороша для ручного учета экономической информации.
Основной недостаток – жесткость классификационного каркаса. При появлении изделия с новыми признаками приходится менять весь классификатор. Необходимо предусматривать значительные резервные емкости.
Фасетная система классификации обладает большей гибкостью. Множество объектов классификации обладают набором признаков – фасетов. Комбинации фасетов составляют исходя из решаемых задач. Само множество может быть предварительно классифицировано по какой-либо другой системе.
Преимущество – новые фасеты легко вводятся в систему, а старые легко удаляются.
Фасетная система хорошо поддается машинной обработке. Она позволяет организовывать автоматический поиск по любому заданному сочетанию признаков.
Сейчас идет активная замена иерархических систем фасетными.
Система условных обозначений продукции
Для использования АСУ применяется система кодирования, т.е. присвоение элементам классификации условных обозначений.
Научно-обоснованная система кодирования должна отвечать следующим требованиям:
- полностью соответствовать принятой системе классификации;
- содержать необходимую информацию об объекте классификации;
- обеспечивать минимальную длину обозначаемой информации, достаточной для идентификации материала;
- иметь резервную емкость для кодирования новых материалов и автоматической обработки с помощью АСУ различных ровней.
Различают регистрационную систему кодирования и классификационную систему кодирования.
Регистрационная система позволяет полностью идентифицировать кодируемый объект, но коды не несут смысловой нагрузки.
Эта система имеет 2 разновидности: порядковую и серийно-порядковую.
Порядковая система - при которой объекту присваивается порядковый номер предприятия. Эта система эффективна для предприятий, потребляющих небольшую номенклатуру материалов. Она обладает наибольшей простотой кодирования, но коды не содержат информацию о кодируемом объекте.
Недостатком является то, что она плохо пригодна для АСУ, непригодна для группировки изделий по тем или иным признакам.
Серийно-порядковая система более сложна. В ней выделяется серия для каждой группы объектов со сходными свойствами. Например, коды от 01 до 20 (одна серия), 21-40 – другая и т.д. По кодовому номеру можно судить о свойствах продукции или материалов. Однако эта система также плохо приспособлена для АСУ.
Классификационная система, в отличие от регистрационной, имеет большую информационную вместимость. Эта система бывает последовательной и параллельной.
В последовательной системе к коду нижестоящей группировки добавляется код вышестоящей.
Преимуществом системы является легкость построения, информативность кода, большая емкость, возможна автоматизация при обработке данных.
Недостатки: жесткость структуры, большая длина кода. Применение этой системы оправдано, когда номенклатура стабильна.
Параллельная система характеризуется независимым кодированием отдельных признаков, что свойственно фасетной системе классификации.
Преимуществом системы является гибкость, она позволяет кодировать в условиях быстро изменяющейся номенклатуры.
Недостатки: ограниченные возможности идентификации кодирования объектов, большая избыточность кодовых обозначений.