Продуктивність автоматизованого| виробництва|. Надійність елементів| та автоматичних| систем.

1. Продуктивність автоматизованого виробництва.

Основною метою автоматизації є підвищення продуктивності машин і скорочення обслуговуючого персоналу, що повинно гарантувати економічний ефект. Тому техніку автоматизації розробляють з позицій забезпечення високої продуктивності й економічної ефективності. Науковою основою автоматизації виробничих процесів є теорія продуктивності машин і праці. Математичну основу цієї теорії становлять рівняння, які зв'язують показники продуктивності (машин і прані) з технологічними, конструктивними, структурними, вартісними та іншими параметрами устаткування. Описавши всі процеси, дістаємо математичну модель автоматизованої дільниці, цеху, підприємства. З одного боку, знаючи значення незмінних параметрів, визначають значення економічних показників. На підставі них вибирають найкращі варіанти із можливих. З другого боку, беручи дослідні значення економічних показників, дістають оптимальні значення технічних параметрів. Математичні моделі теорії продуктивності дають змогу визначати вилив різних напрямів розвитку технології і конструювання на технічний прогрес, правильно оцінювати перспективність того чи іншого напряму автоматизації. Теорія продуктивності також дає змогу аналізувати процеси розвитку техніки^ технічного прогресу, морального старіння устаткування, оскільки до математичної моделі входить час, що характеризує строк служби, проектування й освоєння засобів автоматики.

Автоматичне устаткування за цикл звичайно видає одиницю продукції, тому циклова продуктивність дорівнює

де Т- тривалість робочого циклу.

У разі незбігу холостих ходів (t_x) з робочими (t_p) і додатковими затратами допоміжного часу (t_з) на ручні операції циклова продуктивність буде

Циклова продуктивність Qц визначає потенціальні можливості устаткування, чого на практиці досягти неможливо. В реальних умовах враховують простої і брак.

Фактична продуктивність :

де- коефіцієнт використання;. Якщоустаткування видало

75% продукції, що відповідає безперебійній роботі. Простої звичайно поділяють на три групи.

де- коефіцієнт технічного використання, зумовлений втратами часу назміну і регулювання інструменту, виявлення й усунення від-казів, прибирання, очистку устаткування, ремонт, профілактичні роботи тощо; - коефіцієнт

переналагодження, який залежить від тривалості простоїв при переналагоджуванні на обробку нових виробів; - коефіцієнт завантаження, що характеризує

організаційні простої (відсутність заготовок, інструменту, електроенергії, обслуговуючого персоналу тощо).

Через нелінійну залежність розглянутих коефіцієнтів від параметрів, що характеризують роботоздатність машин, у теорії продуктивності найчастіше використовують позациклові втрати:

де сума- позациклові втрати внаслідок простоїв на одиницю часу

роботи; сума- позациклові втрати внаслідок простоїв на одиницю випущеної продукції; сума- простої за довільний проміжок часу;t_р - тривалість роботи устаткування за той самий проміжок часу; п - кількість виробів, випущених за той же проміжок часу.

Між позацикловими втратами справедливий взаємозв'язок

Коефіцієнт використання

Позациклові втрати

Фактична продуктивність

Із цієї формули випливає, що сумає фіктивним подовженням робочого циклу внаслідок позациклових простоїв. Позациклові втрати широко використовують, оскільки їх зручно порівнювати з тривалістю робочого циклу. Позациклові втрати змінюються при збільшенні або Зменшенні тривалості простоїв, показників надійності та інших параметрів. При розгляді варіантів устаткування з однаковою тривалістю робочого циклу(Т=соnst) застосовують параметр сума ТІ, якщо ж порівнюване устаткування має різне значення робочого циклу (T=var) доцільно використовувати суму

Рис. 1.2. Баланс продуктивності автоматизованого технологічного устаткування.

Продуктивність устаткування при цьому

При дослідженні автоматизованого технологічного устаткування часто розглядають баланс його продуктивності (рис. 1.2). Технологічну продуктивність

визначають залежністю ' а циклову - ' Фактична

продуктивність абс Остання

залежність дає змогу обчислити втрати продуктивності по інструменту, устаткуванню та з організаційних причин. Втрати продуктивності дорівнюють:

Якісні характеристики вироблюваної продукції у формулах продуктивності враховують по-різному. Найчастіше продуктивність визначають через коефіцієнт у виходу придатної продукції, що дорівнює частці прийнятих виробів:

Іноді вплив параметрів устаткування на продуктивність зручніше виражати мішаними формулами

Залежності (1.15)-(1.18) використовують у теоретичних дослідженнях і практичних розрахунках для умов серійного і масового виробництва. Для конкретного устаткування визначають низку параметрів , що

підлягають розглядові. Аналізуючи роботу кожного агрегату, визначають частинні функціональні залежності всіх складових затрат часу (робочих і холостих ходів, усіх видів позациклових втрат) від параметріві констант:

Потім усі ці частинні залежності підставляють у загальну формулу продуктивності, дістаючи рівняння

Залежно від поставленого завдання рівняння (1.20) розв'язують відносно будь-якого параметра.

Рівняння (1.20) складають з урахуванням двох підходів - теоретичного або прикладного дослідження. Звичайно математичні моделі, призначені для теоретичного дослідження, абстрагують від різних конкретних частковостей. При теоретичному виявленні принципів побудови, тенденцій розвитку автоматичного устаткування часто роблять припущення про рівномірне диференціювання технологічного процесу за робочими позиціями, границь кількості робочих позицій

немає, продукцію дістаємо без браку, організаційних простоїв немає та ін. У практичних розрахунках, коли оцінюємо очікувану продуктивність розроблюваного устаткування, беруть до уваги всі раніше відкинуті фактори. Залежності в цих випадках мають різний вигляд.

Дістанемо формулу продуктивності роторного автомата, до якого входять три обертових ротори - один робочий і два транспортних. Робочий ротор має Z позицій з однаковими інструментальними блоками. У зоні кута а інструментальні блоки виконують технологічні операції. Роторна машина має робочий цикл Т, що виконується за один оберт ротора. За час Т виготовляється Z виробів (на кожній позиції по одному виробу). Кут а - це конструктивна стала; тривалість робочих ходів t_p залежить від технологічного процесу, її змінюють настроюванням привода обертання ротора. Для ротора справедливе співвідношення

Позациклові втрати робочого і транспортних роторів становлять технічні позациклові втрати

де t_l — втрати на заміну і регулювання одного інструментального блока; t₂ -втрати на виявлення й усунення відмов механізмів інструментального блока; Із — втрати, спричинені транспортними роторами.

Підставимо Z, Т і сумув (1.17) і дістанемо формулу продуктивностіроторного автомата

В разі потреби вводять показники надійності устаткування, середній час виявлення й усунення відмов транспортних роторів; середній час заміни інструментального блока; середню стійкість інструменту; параметри потоку відмов транспортних роторів і пристроїв інструментального блока. Формулу продуктивності можна виразити через параметри.

Виведення формул продуктивності для різного автоматичного устаткування наведено в [19].

Теорія продуктивності дає змогу визначити шляхи автоматизації в машинобудуванні.

Перший шлях, підвищення продуктивності праці пов'язаний зі зменшенням затрат теперішньої праці скороченням кількості робітників, зайнятих у процесі виробництва. Тут передбачають удосконалення засобів виробництва та керування, а також зміну організації праці тощо. Звичайно один робітник має змогу обслуговувати кілька машин і т. д. Слід пам'ятати, що автоматизація, наслідком якої є багатоверстатне обслуговування, ефективна лише в тих випадках, коли вона не потребує великих додаткових затрат часу, сил і засобів. Найзручніше в цих випадках застосовувати уніфіковані вузли автоматики.

Другий шлях підвищення продуктивності npaці - це скорочення затрат уречевленої праці зниженням вартості засобів виробництва. Звичайно удосконалюють технологію виробництва самих засобів виробництва, застосовують уніфіковані механізми і вузли, засоби автоматики, потокове виготовлення нових машин.

Третій шлях підвищення продуктивності праці передбачає скорочення затрат теперішньої і уречевленої праці зменшенням трудових затрат на одиницю виробу (підвищення продуктивності засобів виробництва). Звичайно застосовують нові прогресивні технологічні процеси і створюють високопродуктивне устаткування для їх здійснення.