Операційна діяльність 2015

Тема 9. Методи організовування процесів	271

Всі операції з установці деталі в ротор, її обробці і виштовхуванню здійснюються за один неповний оборот диска. Переваги РЛ — конструктивна простота, надійність, точність і величезна продуктивність, недолік — мала гнучкість.

Рис. 9.9. Принципова схема роботи роторної автоматичної лінії

Значно більшою гнучкістю володіють роторно-конвеєрні автоматичні лінії (рис. 9.10). У таких лініях інструментальні блоки розташовуються не на дисках роторів, а на огинаючому їх конвеєрі. У цьому випадку переналагодження РКАЛ на випуск нової продукції зводиться до автоматичної заміни інструменту.

Рис. 9.10. Роторно-конвеєрна автоматична лінія

Технічною основою роторних ліній є спеціальні, спеціалізовані, агрегатні верстати і верстати з ЧПУ.

Розміщення устаткування на потокових лініях може бути: прямоточним, під кутом, зигзагоподібним, по колу.

Транспортне обслуговування: жорстке — транспортні засоби вбудовані в автоматичну потокову лінію; гнучке — не вбудовані.

Перевагами роторних автоматичних потокових ліній є: висока продуктивність, експлуатаційна надійність, неперервність руху інструментальних блоків, їх взаємозамінність і швидкозємність, відсутність міжопераційних накопичувачів, 100% контроль якості продукції. Застосовування таких ліній доцільно в технологічних процесах обробки тиском, термічної обробки, хімічних операціях, операціях складання та контролю та інших.

Промислові роботи

272		Змістовий модуль 2

Розвиток техніки (верстати із числовим програмним управлінням (ЧПУ), мікроелектроніка), обумовило автоматизацію середньота дрібносерійного виробництва шляхом комплексної автоматизації основних, налагоджувальних, контрольних, транспортно-складських операцій. Таким чином були створені умови функціонування виробництва без втручання людини завдяки впровадженню у виробництво автоматичних багатофункціональних маніпу- ляторів-роботів, які запрограмовані на виконання багатьох команд на здійснення рухових функцій у виробничому процесі.

Промисловий робот — це автономно-функціонуюча машина (автомат), призначена для відтворення деяких рухових і розумових функцій людини при виконанні основних

і допоміжних виробничих операцій без безпосередньої участі людини. Розрізняють три покоління роботів:

1)програмовані роботи, діючі за заданою програмою, визначальною послідовність виконання операцій, і працюючі за принципом «узяти — покласти»;

2)адаптивні (які пристосовуються) роботи, діючі за заданою програмою і оснащені низкою датчиків, а отже, і технічними органами чуттів, що дозволяють їм коректувати свою поведінку залежно від навколишнього виробничого середовища;

3)інтелектуальні, або інтегральні роботи, що володіють елементами штучного інтелекту і можливістю вільного діалогу з людиною.

Використання РТК в автоматизації виробництва підвищило його переваги завдяки:

зручності експлуатації (інтерактивний пульт спостереження виводить інформацію про технологічний процес у реальному режимі часу; дисплей якісно відображає дані на мові користувача; пульт управління обладнаний принтером і клавіатурою);

якості обробки виробу (жосткість установлення комплексу; великий діапазон режимів обробки виробів різної номенклатури; швидке відновлення функціонування РТК після відмови електропостачання);

гнучкості (легкість зміни заготовки, деталі, оснащення, інструменту; ручне

завдання програми за допомогою підвісного пульта інтерактивної дії; швидка зміна програм за рахунок великого обсягу пам’яті; модульність побудові вможливлює дооснащення новими пристроями і устаткуванням; відкритість системи управління сприяє інтеграції і гнучкості створення комплексів);

надійності і безпеці (контроль робочої зони фотоелементами, швидке відновлення параметрів функціонування РТК після збоїв; мінімальна кількість електроприводів та їх подвійний захист; надійний захист робочої зони і високий рівень гігієни завдяки спеціальним камерам процесу обробки деталей; нормативна ергономічність робочого місця);

ефективності (оснащеність універсальним пультом управління роботами

та всім устаткуванням; компактність конструкції економить час на монтаж і встановлення РТК; скорочення про-стоїв і збереження продуктивності завдяки швидкому відновленню функціонування після відмов; висока швидкість циклів

Гнучкі

автоматизовані

системи

Автоматизоване

потокове

виробницво

Тема 9. Методи організовування процесів	273

обробки і переналагодження; прогресивна технологія виробництва і системний каталог, що створює зручний доступ до параметрів процесу).

Робототехніка радикально змінює організацію технологічного процесу, усуває чинники, що зумовлені надмірною втомою людини, погіршенням уваги, порушенням координації руху.

9.4. ГНУЧКЕ АВТОМАТИЗОВАНЕ ВИРОБНИЦТВО

Вища організаційна форма досягається у автоматизова-

ному потоковому виробництві. Основними напрямами автоматизації є: застосування автоматичних потокових ліній — системи автоматизованих машин; створення автоматизованих цехів і заводів-автоматів.

Однією з відмінних рис високорозвиненого виробництва в даний час є здатність його швидко і своєчасно без значних витрат здійснювати перехід на випуск нової продукції замість застарілій. Тим паче, що в машинобудуванні на долю масового і серійного виробництва доводиться лише 20–25 % продукції, а 75–80 % — це дрібносерійна продукція. Виробництво цієї продукції і різних її модифікацій вимагає частих зупинок, переналагоджень і настройок діючого автоматичногоустаткування. Це приводитьдо зниження продуктивностіі якостівироблюваної продукції і підвищенню її собівартості, тобто до зниження ефективності виробництва. У зв’язку з цимнеобхідно, щоб сучасне виробництво було гнучким.

Сучасне промислове виробництво характеризується, як уже відзначалося, прискореним оновленням продукції внаслідок посилення конкуренції, технологічного прогресу та орієнтації на виготовлення продукції для конкретного споживача, що зумовлює зниження серійності випуску

продукції. Як правило, виробничий апарат промислових підприємств обновляється повільніше, ніж вироби, що випускаються. Звідси виникає гостра проблема адаптації виробництва до параметрів продукції, що швидко змінюється.

Виробнича система, що відповідає сучасним вимогам конкуренції, ураховує тенденції і перспективи розвитку промислового виробництва, має бути:

високоефективною — характеризуватися високою продуктивністю за мінімальних витрат виробництва;

високоадаптивною, що передбачає високий рівень гнучкості техніки і тех-

нології та забезпечує мінімум трудових і матеріальних витрат під час зміни (відновленні) об’єктів виробництва;

стабільною, що характеризується постійним складом і структурою технічних засобів, технологічного процесу й організації виробництва протягом визначеного часу.

Сучасна виробнича система має поєднати гнучкість нижчих (одиничного, дрібносерійного) і високу продуктивність вищих (великосерійного, масового) типів виробництва. При цьому під гнучкістю виробництва розуміється його

274		Змістовий модуль 2

спроможність без яких-небудь істотних змін техніки, технології й організації виробництва забезпечувати перехід на нові вироби в найкоротші терміни і з мінімальними витратами трудових і матеріальних ресурсів незалежно від зміни конструктивних і технологічних характеристик виробів.

Гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ) являє собою організаційно-

технічну виробничу систему, що функціонує на основі комплексної автоматизації і здатна (у діапазоні технічних можливостей) з мінімальними витратами й у короткі терміни, не припиняючи виробничого процесу і не зупиняючи устаткування, переходити на випуск нової продукції довільної номенклатури шляхом перебудови технологічного процесу (у межах наявного верстатного парку й обслуговуючого комплексу) за рахунок заміни програм управління.

Основний показник — ступінь гнучкості — визначається витратами часу на розширення номенклатури продукції, що випускається, та необхідними додатковими витратами при переході на випуск нової продукції.

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.

Гнучкі автоматизовані виробничі системи (гнучкі автома- Класифікація ГАВС тизовані виробництва — ГАВ) класифікують за такими

ознаками:

за технологічним процесом:

механічної обробки (корпусних деталей; тіл обертання, зубчатих коліс);

з виготовлення друкарських плат;

зі збірки (збірка підшипників у годинникової промисловості, збірка виробів електронної промисловості);

за рівнями організаційної структури:

гнучкий виробничий модуль (містить від 1–3 верстатів з ЧПУ із внутрі-

шнім накопичувачем для 8 годин роботи); гнучка автоматизована дільниця (ГАД) — предметна або технологічна,

складається з кількох ГВМ або 63 верстатів з ЧПУ, транспортних систем і ЕОМ;

Структура ГАВС

Тема 9. Методи організовування процесів	275

гнучкий автоматизований цех (ГАЦ) — предметно-спеціалізована система, що складається з предметних чи технологічних дільниць або дільниць змішаної спеціалізації із широкою номенклатурою. Ця система еквівалентна звичайному цеху;

гнучкий автоматизований завод (ГАЗ), де головна увага приділяється системам управління: управління від центральної ЕОМ; управління комбіноване, коли верстат з ЧПУ і робот мають власні системи управління на лінії і МІКРОЕВМ; гнучка автоматизована лінія (ГАЛ) — складається з кількох ГВМ, об’єднаних автоматизованою системою управління;

гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ) — це складна інтегрована система, що охоплює весь життєвий цикл продукції (від конструювання до серійного виробництва). ГАВ включає такі автоматизовані системи (елементи): чотири елементи, створюючи ГПС; автоматизовану систему випробувань, вимірювань і контролю якості продукції; автоматизовану систему діагностики відмов, визначення і усунення несправностей усіх вживаних технічних засобів; систему автоматизації наукових досліджень; систему автоматизації праці всіх ІТР, працюючих безпосередньо на виробництві;

за мірою пристосування до реальних ситуацій:

прості, в яких можливості оптимізації режимів обробки відсутні або не-

значні; адаптивні — режими обробки і кількість проходів оптимізуються.

У гнучкому автоматизованому виробництві робота всіх компонентів (технологічного устаткування, транспортних і складських систем, дільниць комплектування програма-

ми, інструментами, пристроями і т. д.) синхронізується як єдине ціле системою управління, що забезпечує перебудову технології виробництва (обробки) під час зміни виробів.

Об’єднання верстатів з ЧПУ, роботів, автоматичних транспортних засобів і складів під загальним комп’ютеризованим управлінням дало можливість створювати гнучкі автоматизовані виробничі системи (ГАВС) з подальшим залученням до них автоматизованого проектування продукції.

Такі системи поєднують переваги потокового (висока продуктивність) і непотокового (гнучкість) виробництва, можуть застосовуватися в усіх його типах і є особливо ефективними в серійному виробництві. Вони швидко і без значних витрат часу та коштів переналагоджуються на випуск іншої продукції (у межах технічних можливостей). Для цього потрібно змінити програму виробничого процесу, записану на машинному носії. автоматизованого виробництва.

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).

Складовими гнучкої автоматизованої виробничої системи, що відображено на рис. 9.11, є:

1)гнучкі виробничі модулі (ГВМ);

2)гнучкі виробничі комплекси (ГВК);

276		Змістовий модуль 2

3)автоматизована система технологічної підготовки виробництва (АСТПВ)

іавтоматизована система управління виробництвом (АСУВ).

Гнучка автоматизована виробнича система

	Гнучкий виробничий				Роботизований				Система забезпечення
	модуль (ВЧПУ)				технологічний комплекс				функціонування
	Гнучка автоматизована				Гнучка автоматизована				Гнучкий
	лінія				дільниця				автоматизований цех

Рис. 9.11. Структура гнучкої автоматизованої виробничої системи

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.

Гнучка автоматизована виробнича система (ГАВС) включає: гнучкі виробничі модулі (ГВМ) від 2 до 20 одиниць; єдину автоматизовану транспортноскладську систему автоматизовану систему інструментального забезпечення; систему централізованого управління від ЕОМ.

Гнучкий виробничий модуль — це одиниця автоматизованого устаткування з числовим програмним управлінням (ЧПУ), яка включає також робототехнічний та інші пристрої і володіючи можливістю автономного функціонування та оперативного переналагодження (наприклад, верстат-автомат, оброблювальний центр, формувальна машина, зварювальний автомат та інше). Таке устаткування здатне виконувати в автоматичному режимі всі технологічні операції.

Робототехнічні та інші пристрої є невід’ємною складовою частиною будь-якого ГВМ. Їх призначення — повністю автоматизувати всі допоміжні операції, такі як: завантаження заготовок і видалення оброблених деталей; автоматична підготовка і зміна інструменту; видалення стружки, подача охолоджуючої рідини і інше. ГВМ здатний швидко переходити на виготовлення і складання деталей і вузлів. Така одиниця устаткування з успіхом використовується у ливарних, ковальськопресових, гальванічних, механоскладальних та іншихвиробництвах.

Ефективність

ГАВС

Тема 9. Методи організовування процесів	277

ГВМ забезпечений автоматизованим зв’язком зі складом заготовок і деталей. Єдина автоматизована транспортно-складська система функціонує за принципом «поверни на місце», тобто заготовки зі складу транспортуються до верстатів простими транспортними роботами і повертаються на склад після обробки. У результаті через склад деталь може бути спрямована від кожного верстата до будь-якого іншого верстата. Проте у випадку необхідності (для економії часу, збільшення завантаження устаткування і т.д.) транспортний робот може відразу передати деталь на сусідній верстат, минувши склад, звичайно, якщо верстат готовий продовжити обробку даної деталі. Автоматизована система інструментального забезпечення (АСІ) проводить автоматичну підготовку і зміну інструменту (без втручання людей), необхідного для відповідної програми робіт. Наприклад, для безперебійної роботи системи на протязі доби в накопичувачах (магазинах) створюється запас необхідного інструменту (кілька комплектів різного інструменту). У принципі можливе створення АСІ, яка забезпечувала б гнучку роботу устаткування до термінів, обмежених лише його надійністю.

Система централізованого управління (СЦУ) виконує найважливішу функціональну роль у ГВС. Вона визначає порядок запуску деталей у роботу і синхронно передає верстатам відповідні програми обробки. При відмові одного з верстатів програма перерозподіляє його обов’язки між іншими верстатами. Програма керує роботою також транспортно-складської системи і системи інструментального забезпечення, визначає маршрут руху деталей по дільниці, повністю керує роботою автоматизованого складу ГВС. По її командах робот, що складує, періодично витягує з осередків деталі і поміщає їх на транспортуючі пристрої, а також розміщує і витягає заготовки різного ступеня готовності. Усі ці надходження заготовок, їх рух, відвантаження готових деталей і інше фіксуються в компютерної пам’яті.

Техніко-економічна ефективність функціонування ГАВС полягає у:

• високій гнучкості і мобільності, що дозволяє в короткий термін перебудуватися на випуск нової продукції;

•універсальності — здібності обробляти широку номенклатуру деталей (більше 200 найменувань);

•низької чутливості до зміни конструкції оброблюваної деталі;

•тривалих термінах морального старіння, що перевищують терміни їх фізичного зносу;

•можливості підвищувати продуктивність праці і у кілька разів скорочувати кількість необхідного устаткування;

•можливості ліпше використовувати технологічне устаткування, підвищити коефіцієнт завантаження устаткування;

•скороченні виробничого циклу виготовлення виробу;

•можливості перейти до створення гнучких автоматизованих підприємств.

Прийняття рішення про створення ГАВС ґрунтується на розрахунку її економічної ефективності за умови досягнення високих техніко-економічних показників: продуктивності, надійності, зниження собівартості продукції, що випускається. Основними організаційно-виробничими параметрами є:

278		Змістовий модуль 2

ритми і темпи випуску продукції, ступінь, коефіцієнти завантаження устаткування (характеризують устаткування);

вантажообіг, швидкість транспортування і кількість транспортних засобів

(характеризують транспортні засоби).

Для визначення економічної ефективності ГАВС 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.

Щоб організувати роботу ГАВС, необхідно розрахувати такі календарнопланові 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.

Автоматизація докорінно змінює характер організації виробничого процесу та праці. Порівняно з поточним методом виробництва, де робітник виконує протягом тривалого часу невелику за обсягом операцію диференційованого виробничого процесу, в автоматизованому виробництві тільки висококваліфіковані оператори і налагоджувальники контролюють роботу машин і регулюють їх дії.

Досвід створення та експлуатації гнучких виробництв показує значні якісні зміни у змісті і характері праці, а також потенційні можливості новоїтехнологічної системи машин, які необхідно враховувати для створення заводів майбутнього.

Автоматизація виробничих процесів безпосередньо залежить від організаційного типу виробництва. Масовий тип виробництва за своїми характеристиками має найсприятливіші умови для широкої і глибокої автоматизації майже більшості процесів. Спеціалізація робочих місць, чіткий розподіл матеріальних потоків і виробів по робочих місцях і підрозділах, досконалість і незмінність конструкцій виробів, висока стабільність технологічних процесів розкривають можливості розвитку автоматизації шляхом створення комплексних автоматичних ліній, що спроможні переналагоджуватися на різні розміри деталей.

Серійний тип виробництва, з його швидким оновлюванням продукції і змінами конструктивно-технологічних параметрів виробів, потребує гнучкого використання виробничого устаткування, створення предметно-замкнених дільниць і групових потокових ліній, які компонуються з одно- і багатопозиційних верстатів, що швидко переналагоджуються.

Вирішенню проблем автоматизації в дрібносерійному і одиничному типах виробництва сприяє створення систем числового програмного управління (ЧПУ) робочими циклами верстатів.

Тема 9. Методи організовування процесів	279

Резюме

Інтеграція складових виробничого процесу у просторі та часі здійснюється за певним методом організації, який забезпечує їх упорядкований взаємозв’язок і стійкість, надаючи певну форму (просторова ознака) і бажаний ритм перебігу (часова ознака) від чого залежать умови його застосування, можливості спеціалізації та кооперування, рівень витрат ресурсів, використання робочого часу, живої праці та устаткування.

Вибір методу організації процесу виробництва як сукупності засобів і прийомів раціонального сполучення основних елементів виробничого процесу у просторі і часі в значній мірі залежить від типу виробництва, а також від номенклатури і масштабів випуску продукції, її періодичність, трудомісткість, характер технологічної обробки.

До основних методів організації виробництва належать: непотоковий (одиничний), партіонний і потоковий, який є найефективнішим.

Непотоковий (одиничний) метод організації виробництва, якому притаманні ознаки одиничного типу виробництва, застосовується при виготовленні складного унікального устаткування (прокатні стани, турбіни тощо), спеціального оснащення, у дослідному виробництві, виконанні індивідуальних замовлень, виробів, при виконанні окремих видів ремонтів і т. д.

Партіонний метод організації виробництва ґрунтується на груповій технології виготовлення виробів партіями обмеженої номенклатури в умовах серійного виробництва. Одинично-партіонний метод застосовують в умовах гнучких виробничих систем, де одиничні екземпляри деталей, що належать певному ряду подібних виробів, можуть оброблятися єдиної партією.

Потоковий метод організації виробничого процесу як високоефективний характеризується великими масштабами випуску продукції вузької номенклатури з заданою періодичністю і який здійснюється у максимальній відповідності до принципів його раціональної організації і застосовується в масовому та великосерійному виробництвах.

Основною структурною ланкою потокового виробництва є потокова лінія як сукупність робочих місць, розташованих за перебігом технологічного процесу, призначених для виконання закріплених за ними операцій і пов’язаних між собою спеціальними видами міжопераційних транспортних засобів.

За ознаками отокового методу здіснюються процеси обслуговування клієнтів у системі швидкого харчування методом самообслуговуваня. Як на виробничому підприємстві, так і в ресторанах МcDonald’s існує «орієнтація на ефективний результат, а не на обслуговування відвідувачів».

Розвиток потокового виробництва продукції і надання послуг відбувається шляхом автоматизації процесів і створенням для масового та великосерійного виробництв напівавтоматів, автоматів та автоматичних потокових ліній з фіксованою програмою їх роботи, особливість яких полягає в узгодженості та безперервності всіх технологічних і транспортних операцій з автоматичністю їх виконання.

280		Змістовий модуль 2

Гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ) являє собою організаційно-

технічну виробничу систему, що функціонує на основі комплексної автоматизації і здатна (у діапазоні технічних можливостей) з мінімальними витратами й у короткі терміни, не припиняючи виробничого процесу і не зупиняючи устаткування, переходити на випуск нової продукції довільної номенклатури шляхом перебудови технологічного процесу (у межах наявного верстатного парку й обслуговуючого комплексу) за рахунок заміни програм управління.

Терміни і поняття

– методи організації процесу;	– метод індивідуального підходу;
– непотоковий (одиничний) метод;	– потокова лінія;
– партіонний метод;	– роторна лінія;
– партія виробів;	– промисловий робот;
– потоковий метод;	– робот-маніпулятор;
– метод самообслуговування;	– гнучке автоматизоване виробництво.

?Запитання для перевірки знань

1.Дайте визначення та охарактеризуйте головні ознаки методу організації виробництва.

2.Які чинники впливають на вибір методу організації виробництва?

3.Розкрийте сутність і ознаки методів організації виробництва.

4.Схарактеризуйте методи сервісного обслуговування;

5.Які основні ознаки і особливості застосування одиничного методу організації виробництва?

6.Схарактеризуйте особливості групової технології обробки.

7.Укажіть параметри партіонного методу організації виробництва та

перспективи його розвитку.

8.Як розраховуються розміри партій деталей і кількості устаткування?

9.Чим характеризується зарубіжний досвід партіонного виробництва?

10.Розкрийте сутністьіознаки потокового методу організації виробництва.

11.Схарактеризуйтеособливостіпотоковогометодуусферісервіснихпослуг.

12.Дайте стислу класифікаційну характеристику видів потокових ліній, обґрунтуйте доцільність їх застосування.

13.Які параметри розраховуються під час проектування потокових ліній?

14.Чим відрізняються однономенклатурні та багатономенклатурні потокові лінії і які показники їх параметрів?

15.Проаналізуйте можливості застосування потокових методів у різних організаційних типах виробництва.