Е.Г.
Непомнящий
Экономика и управление предприятием: Конспект лекций
Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1997
Тема 7. Производственный процесс и типы производств
7.8. Гибкое интегрированное производство
Повышение нестабильности рынка, усиление конкурентной борьбы за потребителя между производителями,
практически неограниченные возможности научно-технического прогресса привели к частой сменяемости
продукта. Главным фактором в конкурентной борьбе стал фактор времени. Фирма, которая может
за короткий срок довести идею до промышленного освоения и предложит потребителю высококачественный
и относительно дешевый товар, становится победителем.
Быстрая сменяемость продукции и требования ее дешевизны при высоком качестве приводит к противоречию:
- с одной стороны, низкие производственные издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются
применением автоматических линий, специального оборудования;
- но с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают
1,5—2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально
устареет.
Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления,
то есть цену, что не приемлется рынком.
Такая ситуация возникла в 60-х годах нашего столетия и, естественно, перед станкостроительными
фирмами стала задача создания нового оборудования, которое бы удовлетворяло следующим требованиям:
- универсальности, то есть легкой переналаживаемости (функциональной инвариантности);
- автоматизации;
- автоматической переналаживаемости по команде с управляющей вычислительной машины (УВМ);
- встраиваемости в автоматические линии и комплексы;
- высокой точности;
- высокой надежности;
- автоматической подналадки (корректировки) инструмента в процессе выполнения операции и т.д.
И такое оборудование было создано. К нему относятся:
- "обрабатывающие центры" механической обработки с УВМ (с многоинструментальными магазинами
(до 100 и более инструментов), с точностью позицирования изделия относительно инструмента
0,25 мкм, с "умными супервизорами" функционирования всех систем, с активным контролем и автоматической
подналадкой инструмента);
- промышленные роботы с программным управлением как универсальное средство манипулирования
деталями, универсально-транспортные погрузочно-разгрузочные средства, а также переналаживаемые
роботы-маляры, роботы-сварщики, роботы-сборщики и т.д.;
- лазерные раскройные установки, заменяющие сложнейшие комплексы холодной штамповки, которые
сами определяют оптимальный раскрой материалов;
- термические многокамерные агрегаты, где в каждой отдельной камере производится термообработка
или химико-термическая обработка по заданной программе;
- высокоточные трехкоординатные измерительные машины с программным управлением (на гранитных
станинах, с износостойкими (алмазными, рубиновыми) измерителями);
- лазерные бесконтактные измерительные устройства и т.д.
Этот список можно продолжать довольно долго. На базе перечисленного оборудования созданы:
- вначале гибкие производственные модули ГИМ (обрабатывающий центр, робот-манипулятор, автоматизированный
склад, УВМ);
- затем ГИК — гибкие интегрированные комплексы и линии;
- гибкие интегрированные участки, цехи, производства, заводы.
При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:
- всего разнообразия изготовляемых деталей в группы обработки;
- оборудования;
- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и
вспомогательных материалов);
- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние
воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства);
- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему;
- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ;
- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении
материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации;
- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог-программист-организатор).
В результате системы ГИП имеют следующие структурные составные части:
- автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС);
- автоматическую систему инструментального обеспечения (АСИО);
- автоматическую систему удаления отходов (АСУО);
- автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК);
- автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН);
- автоматизированную систему управления ГПС (АСУ ГПС);
- систему автоматизированного проектирования (САПР);
- автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП);
- автоматизированную систему оперативного планирования производства (АСОПП);
- автоматизированную систему содержания и обслуживания оборудования (АССОО);
- автоматизированную систему управления производством (АСУП).
Организация ГПС показана на примере гибкой автоматической линии по изготовлению корпусных
деталей фирмы "Тойота" (блоков цилиндров автомобильных двигателей) (рис. 7.13).
1 — обрабатывающий центр (с инструментальным магазином для 40 инструментов);
2 — 3-х координатная измерительная машина с программным управлением;
3 — автоматическая моечная машина;
4 — робот-манипулятор;
5 — автоматизированный склад готовых изделий;
6 — автоматизированный склад заготовок;
7 — робот-штабелер;
8 — автоматизированный транспортер с приводными роликами;
9 — управляющая вычислительная машина линии и пульт управления;
10 — место подготовки инструментальных барабанов;
11 — автоматизированная система удаления отходов;
12 — транспортер подачи заготовок |
Рис 7.13. Гибкая автоматическая линия обработки корпусных деталей
Гибкая автоматическая линия предназначена для обработки 80 наименований автомобильных блоков
цилиндров, изготавливаемых по заказу в любой последовательности.
Линия состоит из следующих компонентов:
- 4-х обрабатывающих центров (1) с инструментальными барабанами с 40 инструментами;
- трехкоординатной измерительной машины с программным управлением (2);
- автоматической моечной машины (3);
- автоматической транспортно-складской системы, состоящей из двух вертикальных ячеистых автоматизированных
складов (5, 6) с двумя роботами-штабелерами (7), автоматизированного двухдорожечного роликового
транспортера с автономным приводом на каждый ролик (8);
- пульта управления линией с УВМ (9);
- рабочего места подготовки инструментальных барабанов (10);
- автоматизированной системы удаления отходов (11);
- транспортера заготовок (12).
Заготовки с обработанными базовыми (технологическими) поверхностями поступают по транспортеру
12 на шариковый стол, где с помощью ручного манипулятора устанавливаются на специальные приспособления
— "спутники" (палеты). На каждую заготовку приклеивается магнитный информационный носитель,
в котором содержится информация о заготовке (номер, материал и т.д.). По команде оператора
робот-штабелер устанавливает "спутник" с закрепленной на нем заготовкой в любую свободную
ячейку склада заготовок. Считывающее устройство ячейки передает информацию на УВМ участка.
При освобождении от работы любого обрабатывающего центра 1 УВМ линии, в соответствии с оперативным
планом производства, переданным с УВМ участка изготовления блоков цилиндров, дает команду
роботу-штабелеру 7 склада заготовок 6 на подачу в обработку очередной заготовки определенного
типоразмера.
Робот-штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой из ячейки склада и устанавливает
на одну из дорожек автоматического транспортера, который получает команду от УВМ о доставке
"спутника" с заготовкой к свободному обрабатывающему центру (ОЦ). Остановка заготовки против
заданного ОЦ достигается вращением роликов транспортера с автономными приводами от склада
до заданного места, а остальные ролики остаются неподвижными.
Одновременно с командой роботу-штабелеру на подачу заготовки УВМ переписывает программу обработки
указанной заготовки на программоноситель обрабатывающего центра, который за время движения
заготовки по транспортной системе меняет инструмент для выполнения первого перехода операции
и устанавливает необходимые режимы обработки, то есть полностью подготовлен для работы с новой
(совершенно другой по параметрам обработки) заготовки.
Робот-манипулятор 4, также по команде УВМ, перемещается по рельсовой дорожке к свободному
обрабатывающему центру и производит перегрузку с транспортера 8 на рабочий стол обрабатывающего
центра, где автоматически (с помощью байонетных зажимов) "спутник" с заготовкой закрепляется
и производится полная обработка блока цилиндров.
По окончании обработки "спутник" с готовой деталью перегружается на транспортер, а с транспортера
— в моечную машину 3. После мойки и сушки таким же образом обработанная деталь поступает на
контрольную машину, где контролируется по программе, переданной с УВМ.
В случае соответствия параметров с заданными готовая деталь поступает по транспортной системе
в склад готовых изделий, о чем получают информацию УВМ линии.
Перед помещением в склад готовых изделий оператор снимает готовую деталь со "спутника", который
возвращается на склад заготовок.
В случае, если контролируемые параметры изделия не соответствуют заданным, контрольная машина
вызывает оператора, который принимает решение. При необходимости по команде оператора контрольная
машина распечатывает результаты контроля.
С целью экономии рабочего времени контроль за состоянием инструментов в инструментальном
барабане и его смена производится вне обрабатывающего центра на специальном рабочем месте.
Для этого инструментальный барабан снимается мостовым краном со специальным поворотным устройством
и тут же устанавливается новый барабан.
Контроль и настройка инструмента (в специальных инструментальных державках) производится
с помощью инструментального микроскопа.
Обслуживают участок 3 человека:
- инженер-оператор (он же наладчик, оператор УВМ, программист и контролер);
- рабочий склада заготовок и готовых изделий;
- рабочий-инструментальщик.
Использование ГПС приводит к полному изменению подходов к проектированию, освоению и серийному
производству, а также планированию производства (в том числе и оперативному).
Однако стоимость такой ГПС очень велика и требуется тщательная экономическая проработка эффективности
ее применения.
Производственная структура ГПС приведена на рис 7.14 (сравните с рис. 7.3 и 7.4).
Рис 7.14. Производственная структура гибкой производственной системы (фрагмент)
Это может быть интересно (избранные параграфы):
- Понятие качества изделия, основные показатели качества
- Методы расчета производственного цикла
- Система прогнозов и планов фирмы
- Содержание процесса управления
|