1. Расчет производительности автоматов и автоматических линий.

При автоматизированном производстве производительность является одним из основных технико-экономических факторов. В пределах планового фонда времени работы можно выделить следующие периоды времени:

1. выполняется заданное технологическое воздействие (рабочие ходы оборудования);

2. выполняются вспомогательные перемещения необходимые для выполнения технологического процесса (холостые ходы оборудования);

3. оборудование выпускает бракованную продукцию;

4. оборудование простаивает в связи со сбоем в технологическое системе (сбои в системе СПИД);

5. оборудование простаивает по внешним организационным причинам.

Производительным является только первый период времени и для него и определяется технологическая производительность.

Производительность определяется количеством годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной в единицу времени. Время обработки детали машиной является обратной величиной производительности.

При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом различных затрат времени используют четыре вида производительности: технологическую, цикловую, техническую и фактическую.

1. Технологическая производительность К представляет собой потенциальную производительность, которая определяется из идеальных условий, отсутствия холостых ходов и простоев. Технологическая производительность находится по формуле 1.1.

, [шт/час], (1.1)

где t_р – время рабочих ходов.

В случае одновременной обработки нескольких деталей на одном автомате время рабочего хода t_р, независимо от конструкции станка, будет определятся по формуле 1.2:

, (1.2)

где t_Σр – суммарное время технологического воздействия на заготовку;

n – количество одновременно обрабатываемых деталей.

Технологическая производительность – это максимальная теоретическая производительность при условии бесперебойной работы машины и обеспечения ее всем необходимым.

2. Цикловая производительность Q_Ц характеризует возможность выпуска продукции при реальном конструктивном воплощении и возможности бесперебойной работы оборудования. Цикловая производительность находится по формуле 1.3.

, [шт/ч], (1.3)

где t_х – время холостых ходов;

t_в – вспомогательное время;

В сумме время рабочих и холостых ходов составляет время рабочего цикла Т_рц. Поэтому формула для определения цикловой производительности будет иметь вид:

(1.4)

В зависимости от конструкции станка время рабочего цикла будет определятся по разному. Формулы для определения времени рабочего цикла представлены в таблице 1.

Таблица 1

Схемы построения технологических процессов станков

№ п/п	Схема	Вид обработки	Время цикла, приходящееся на одну деталь
1	2	3	4
1		Однопозиционная
2		Многопозиционная последовательная
3		Многопозиционная параллельная
4		Многопозиционная параллельно-последовательная
5		Многопозиционная роторная

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4
6		Многопозиционная непрерывная
Примечания: qиp– соответственно число последовательных и параллельных позиций;z– суммарное число позиций (параллельныхp^/и последовательныхq^/);tр0– суммарное время технологического воздействия на заготовку;nд– число деталей, охватываемых режущим инструментом во время обработки;tх– время холостых ходов предусмотренных циклом станка.

3. Техническая производительность Q_Т характеризует возможность выпуска продукции с учетом надежности оборудования. Техническая производительность находится по формуле 1.5.

, (1.5)

где Σt_С – время собственных потерь; простоев, связанных со сменой, подналадкой оборудования, ожиданием наладчика и т.д., простои из-за отказов в работе, поломок; простои из-за переналадок станка на производство других деталей; простои из-за нарушения заданного качества изделий.

В сумме время рабочих и холостых ходов составляет время рабочего цикла Т_рц. Поэтому формула для определения технической производительности будет иметь вид:

(1.6)

Это теоретическая производительность машины с реальными холостыми ходами и с учетом ее собственных простоев Σt_С, связанных с выходом из строя инструментов, приспособлений, оборудования.

4. Фактическая производительность Q_Ф характеризует возможность выпуска продукции с учетом всех возможных простоев оборудования. Фактическая производительность находится по формуле 1.7.

(1.7)

где Σt_ОРГ – время простоев по организационно-техническим причинам, не связанных с работой оборудования (например, простои из-за отсутствия заготовок, электроэнергии, простоев станков предыдущей обработки, несвоевременного прихода и ухода рабочих и т.д.).

В сумме время рабочих и холостых ходов составляет время рабочего цикла Т_рц. Поэтому формула для определения технической производительности будет иметь вид:

(1.8)

Сумма собственных и организационных потерь составляет время внецикловых потерь (формула 1.9):

Σt_ВН = Σt_С + Σt_ОРГ, (1.9)

где Σt_ВН – внецикловые потери.

Тогда фактическая производительность будет определятся по формуле 1.10:

(1.10)

Задача 1. Автоматическая сборочная установка круговой тактовой конструкции имеет 8 позиций (n = 8). Стол поворачивается с помощью мальтийского механизма, у которого кривошип вращается с частотой n = 30 об/мин. Какова технологическая производительность установки К? Каково время рабочих ходов? Каково суммарное время технологического воздействия на одну деталь t_Σр ?

Решение. За каждый поворот кривошипа стол перемещается на одну позицию, поэтому на выходе получается одно готовое изделие, значит технологическая производительность будет равна К = 30 шт./мин.

Технологическая производительность находится согласно формуле 1.1:

,

где t_р – время рабочих ходов, т.е. тот промежуток времени, через который будет каждый раз получать будем получать готовое изделие.

Из формулы следует, что время рабочих ходов определяется по формуле:

[с/шт].

Суммарное время технологического воздействия на заготовку – это время, за которое изделие пройдет все позиции сборочного автомата находится по формуле 1.11:

, (1.11)

где n – число рабочих позиций

t_Σр = 2 · 8 = 16 (c).

Задача 2. Определить время рабочего цикла 6-ти позиционного автомата параллельно-последовательной обработки. При условии, что время обработки на одной позиции составляет 3,2 мин., а время холостых ходов – 1,6 мин.

Задача 3. Определить время рабочего цикла 6-ти позиционного роторного автомата. При условии, что время обработки на одной позиции составляет 3,2 мин., а время холостых ходов – 1,6 мин.

Задача 4. Определить технологическую, цикловую, техническую и фактическую производительность 6-ти позиционного автомата с параллельной обработкой. При условии, что время обработки на одной позиции составляет 2.4 мин, время холостого хода – 0.9 мин, время на установку и снятие детали 0,8 мин, время собственных и внецикловых потерь составляет соответственно 5% и 10% от времени рабочего цикла.

Решение. Технологическая производительности находится согласно формуле 1.1:

Для нашей задачи время рабочего хода составляет 2,4 мин., но так как станок – автомат параллельной обработки, то одновременно на станке обрабатывается 6 деталей, и через каждые 2,4 мин получаем 6 обработанных деталей. Технологическая производительность будет равна

[шт./час]

Цикловая производительность находится по формуле 1.4:

Время рабочего хода и время холостого хода составляют время цикла работы станка автомата. Время рабочего цикла для 6-шпиндельного станка автомата параллельного действия находится по формуле 1.12 (Приложение 1):

, (1.12)

где t_Σр – суммарное время технологического воздействия на заготовку;

t_х – время холостых ходов;

р – число параллельно работающих позиций.

[мин.]

Цикловая производительность будет равна

[шт./час]

Техническая производительность находится по формуле 1.6:

Время собственных потерь составляет 2% от времени работы цикла.

[шт./час]

Фактическая производительность находится по формуле 1.10:

Внецикловые потери составляют 5% от времени работы цикла станка.

[шт./час]

Задача 5. Определить технологическую, цикловую, техническую и фактическую производительность 6-ти позиционного автомата с последовательной обработкой. При условии, что время обработки на одной позиции составляет 3,2 мин, время холостого хода – 1,5 мин, время собственных и внецикловых потерь составляет соответственно 5% и 10% от времени рабочего цикла.

Задача 6. Автоматическая сборочная линия состоит из тридцати последовательно соединенных позиций (n = 30). Линия оснащена качающимся штанговым конвейером с тактом t_х = 4 c и выстоем t_р = 20 c. Каждая позиция будет работать без сбоев с вероятностью р₁ = 0,999, если в бункере находятся только качественные детали. Любой некачественный компонент вызовет заклинивание на позиции, что приведет к перебою в работе всей линии, поскольку межпозиционные накопители не предусмотрены. На устранение сбоя или заедания требуется время t₁ = 10 мин. Решая задачу, необходимо ответить на 3 вопроса:

а) Отсутствие сбоев. Какова цикловая производительность линии Q_ц? Каково суммарное время технологического воздействия на заготовку t_∑р?

Решение. Продолжительность цикла складывается из времени такта t_х (время холостых ходов) и времени выстоя t_р (время рабочих ходов) (формула 1.13)

(1.13)

Т_рц = 4 + 20 = 24 (c).

Цикловая производительность – это производительность без учета каких-либо простоев, находится согласно формуле 1.4:

t_в = 0 мин,

Q_ц = 3600/24 = 150 (изделий/час).

Суммарное время технологического воздействия на заготовку – это время за которое изделие проходит все 30 позиций сборочной автоматической линии:

t_∑р = 30 · 24 = 720 (с) = 12 (мин).

б) Сбои сборочных устройств на позициях. Какова техническая производительность линии Q_Т? Какую долю составляет время простоев D? Каково суммарное время технологического воздействия на заготовку с учетом того, что сбои сборочных устройств имеют место t_∑р?

Решение. Техническая производительность – это производительность с учетом того, что оборудование на линии выходит из строя. Вероятность безотказной работы автоматической сборочной линии будет равна вероятности безотказной работы одного сборочного автомата в степени равной количеству сборочных автоматов в данной линии:

р₁ = 0,999³⁰ = 0,9704;

вероятность отказа

р₂ = 1 - 0,9704 = 0,0296;

Определим время, затрачиваемое на сборку 9704 изделий (N₁ = 9704), t₂ (формула 1.14), при суммарном времени безотказной работы t_∑р9704 и времени на устранение отказов t_С (время собственных потерь). Количество отказов при сборке 9704 изделий будет равно N₂ = 296.

(1.14)

t₂ = 9704 · 24 / 3600 + 296 · 10 / 60 = 64,69 + 49,33 = 114,02 (час).