ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

 

Эффективность автоматизации благодаря применению ПР может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению роботов, обрабатывающего оборудования, средств управления, вспомогательных механизмов и устройств. Только расширенное применение ПР в составе сложных роботизированных технологических систем (РТС) оправдано технически, экономически и социально. ПР могут быть применены в условиях производств с различной серийностью для автоматизации вспомогательных и основных технологических операций.

Понятие РТС распространяется на все структурные производственные подразделения, в состав которых в качестве средств автоматизации входят ПР, в том числе на роботизированные комплексы (РК), участки, линии и цехи. РК является основной структурной единицей РТС любой сложности.

Роботизированный комплекс – автономно действующая совокупность технологических средств производства, включающая набор основного технологического и вспомогательного оборудования (в том числе один или несколько ПР, которые выполняют технологические или вспомогательные операции) и обеспечивающая полностью автоматизированный цикл работы внутри комплекса и связь его с входными и выходными потоками остального производства.

Различают два типа комплексов:

1. роботизированный технологический комплекс (РПК) – робот выполняет вспомогательные операции типа “взять-перенести-положить”;

2. роботизированный производственный комплекс (РПК) – робот выполняет основные операции технологического процесса (сборку, сварку, окраску).

Роботизированный комплекс может быть образован на основе одного ПР, обеспечивающего индивидуальное или групповое обслуживание состыкованного с ним оборудования или законченный цикл обработки изделия (сварка) на одной работизированной позиции, а также на базе нескольких ПР, выполняющих взаимосвязанные или взаимно дополняющие операции.

Говоря об РК, мы вплотную подходим к понятию гибкая производственная система (ГПС). Создание ГПС с применением ПР требует решения комплекса задач, связанных с размещением оборудования, его модернизации для стыковки с ПР (при необходимости), с выбором ПР и других транспортных средств, а также вспомогательных устройств, с выбором или разработкой средств контроля, информации и управления и т.п.

Любая сложная производственная система представляет собой совокупность объектов, связанных причинно-следственной зависимостью так, что их функции, производимые ими действия, и выполняемые над ними операции должны приводить к выпуску продукции определённого качества в надлежащем количестве и за установленное время оптимальная система отличается максимальной производительностью при минимальных затратах.

На современном этапе развития ГПС представляют собой скорее общую идею, нежели реальность, осуществлённую повсеместно, однако уже сейчас имеются примеры действующих ГПС, особенно в сфере производства ЭВМ и электронных устройств, а также в производстве металлоизделий небольшими партиями. В условиях среднесерийного многономенклатурного производства оптимальны только ГПС, так как способны приспосабливаться к изменениям внутри и вне системы, сохраняя при этом производительность, близкую к максимальной

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ГПС

 

Функции ГПС могут подразделяться на производственные и информационные.

Производственная функция – это реализация в автоматизированном режиме технологического процесса по выпуску определённой продукции. При этом решаются следующие задачи:

1. комплектация;

2. складирование;

3. манипулирование и транспортирование;

4. буферное накопление заготовок, приспособлений и инструментов;

5. обработка и контроль продукции, параметров технологического процесса и состояния инструмента.

Информационная функция – это реализация процессов сбора, обработки и выдачи информации о состоянии элементов ГПС и качестве изготавливаемых изделий линейному или функциональному персоналу, смежным управляющим звеньям.

При этом решаются задачи:

1. подготовка данных для формирования сменно-суточных заданий и календарного плана – графика выпуска продукции;

2. учёт хода производства и коррекция календарного плана;

3. регулирование в реальном масштабе времени работы, как отдельных подсистем, так и ГПС в целом.

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ГПС

 

ГПС состоит из ряда подсистем: технологической, управления, подготовки, производства и сервиса.

1. Технологическая подсистема состоит из следующих (с более дробным делением) подсистем:

1.1 основного оборудования;

1.2 вспомогательного оборудования.

Подсистема основного оборудования делится на подсистемы:

a) обработки;

b) контроля качества продукции;

c) адаптивного ведения технологического процесса;

d) робототехники;

e) межоперационного транспортирования;

f) складирования и комплектации.

Подсистема вспомогательного оборудования – на подсистемы:

a) инструментального обеспечения;

b) удаления отходов;

c) охлаждения, смазки и т.п.

2. Подсистема управления включает в себя

2.1 автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП);

2.2 организационно-технологическую АСУ (ОТАСУ).

Первая из них состоит соответственно из систем:

a) локального управления оборудованием;

b) группового управления оборудованием;

а вторая система:

a) автоматизации плановых отчётов;

b) оперативно-производственного диспетчирования;

c) оперативного контроля и группировки.

3. Подсистема подготовки производства:

3.1 автоматизированная система конструкторской подготовки производства (АСКПП)

3.2 автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП),

3.3 отладка и оперативное редактирование.

Обе части подсистемы подготовки производства подразделяются на системы соответственно для

a) технологических процессов;

b) управляющих программ;

c) приспособлений;

d) инструмента.

4. Подсистема сервиса включает в себя системы:

4.1 диагностики неисправностей;

4.2 ремонта.

ГПС в сочетании с автоматизированными системами научных исследований (АСНИ) и управления производством (АСУП) составляет интегрированную производственную систему.

Подсистемы АСНИ, АСКПП, АСТПП и ОТАСУ реализуют информационное обеспечение на входе технологической подсистемы ГПС.

АСНИ и АСКПП реализуют автоматизацию научных исследований, схемотехнического и конструкторского проектирования.

ОТАСУ реализует планирование, загрузку по номенклатуре и количеству изделий.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГПС

 

Гибкие производственные системы классифицируются по ряду признаков:

1. Сфера использования:

1.1. вид производства;

1.2. вид работы;

1.3. тип деталей.

2. Разновидность структуры:

2.1. модуль;

2.2. линия;

2.3. цех;

2.4. гибкоперестраиваемый завод.

3. Гибкость:

3.1. технологическая;

3.2. структурно-организационная;

3.3. параметрическая;

3.4. мощностная.

4. Уровень автоматизации:

4.1. многостаночное обслуживание с ЧПУ;

4.2. управление ходом производства от ЭВМ;

4.3. сеть терминальных устройств управления;

4.4. дистанционное управление транспортно-складским оборудованием;

4.5. автоматизированная транспортно-складская система.

5. Функциональное назначение системы управления:

5.1. программное управление;

5.2. предельное регулирование;

5.3. оптимальное управление по алгоритму поиска;

5.4. инвариантное управление.