Автоматизация производственных процессов в машиностроении

1. Литература

Схиртладзе А. Г. Автоматизация производственных процессов в
машиностроении: Учебник: В 2-х т./А. Г. Схиртладзе, В. Н. Воронов, В.
П. Борискин. – Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2006. – Т. 2. – 540 с.
Схиртладзе, А. Г. Автоматизация технологических процессов в
машиностроении: учеб. пособие / А. Г. Схиртладзе, С. В. Бочкарев, А.
Н. Лыков. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 505 с.
Основы автоматизации производства: Учебник для вузов по
специальности «Технологии машиностроения» / Е. Р. Ковальчук, М. Г.
Косов, В. Г. Митрофанов и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцова. –
М.: Машиностроение, 1995. – 312 с.: ил.
Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов: Учеб.
пособие. М.: Машиностроение, 2005. - 380 с.: ил.
Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А. Обработка деталей на станках
с ЧПУ: Учебное пособие. – Минск: Новое знание, 2008. – 299 с.

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

«Автоматизация
Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов:
Учеб. пособие. М.: Машиностроение. 2005. 380 с.: ил.
«
Автоматизация производства (металлообработка)/Б.В.
Шандров, А.А.Шапарин, А.Д.Чудов. – М.: ИРПО: Издательский
центр «Академия», 2002. – 256 с.
производственных процессов совокупность мероприятий по разработке
прогрессивных технологий, созданию и
внедрению высокопроизводительных средств
производства, выполняющие основные
технологические и вспомогательные процессы
без непосредственного участия человека»
В основе понятия автоматизации
производственных процессов лежит замена
физического и умственного труда человека
машинным трудом»

3. Цели автоматизации

Глобальная цель:
• замена человеческого труда машинным при
производстве изделий.
Текущие цели:
• повышение производительности труда при
производстве продукции;
• снижение себестоимости продукции;
• повышение качества продукции.

4. Теория производительности труда

Эффективность работы предприятия, его работоспособность,
конкурентоспособность во многом зависит от уровня
производительности труда на предприятии и от тех
мероприятий по модернизации производства, которые связаны
с автоматизацией производственных процессов.
Модернизация производства и автоматизация процессов требуют
весьма значительных инвестиций в переоборудование
машиностроительных цехов, оснащении и дооснащении
производственных подразделений механизмами и
устройствами, механизирующими и автоматизирующими
трудовой процесс.
Любое отечественное предприятие находится в условиях
ограниченности ресурсов, как трудовых, так и финансовых,
поэтому работы по автоматизации должны проводится
осознанно с конкретными целями по достижению
соответствующих экономических показателей.

5. Теория производительности труда

В этой связи необходимо иметь зависимости между
производительностью конкретного процесса, операции и
экономикой производства товаров и услуг.
Для этого используются соответствующие техникоэкономические методики, позволяющие выбирать конкретные
варианты технических решений.
Для оценки эффективности работы предприятия в целом
необходимо использовать положения теории
производительности труда (Г.А.Шаумян, 30 – 70 годы ХХ века).
Данная теория связывает технические характеристики машины,
оборудования с результатами производительности процесса и
получаемыми экономическими показателями от реализации
произведенной на данном оборудовании продукции.

6. Теория производительности труда

Как и любая теория, теория производительности труда имеет
свои постулаты.
Постулаты теории производительности труда.
1) Каждая работа требует затрат времени и труда.
2) Производительно затраченными считается только то время,
которое расходуется на основные технологические процессы
(формообразование, контроль, сборку). Все остальное время,
включая время на вспомогательные (холостые) ходы рабочего
цикла и внецикловые простои, является непроизводительно
затраченным. Это время относят к потерям
3) Для производства любых изделий необходимы:
- затраты прошлого (овеществленного) труда на создание
средств производства;
- текущие затраты прошлого труда на поддержание
работоспособности оборудования;
- текущие затраты живого труда на непосредственное
обслуживание технологического оборудования.

7. Теория производительности труда

4) Закономерность развития техники заключается в том, что
удельный вес затрат овеществленного (прошлого) труда
непрерывно повышается, а затраты живого труда снижаются
при общем уменьшении трудовых затрат, приходящихся на
единицу продукции.
5) Критерием эффективности и прогрессивности новой техники
является рост производительности труда с учетом как
единовременных, так и текущих, распределенных во времени
трудовых затрат.
6) Любая техника сегодняшнего труда при затягивании
проектирования и ее освоения морально устаревает еще до
ввода в эксплуатацию.
7) Любая техника рано или поздно устаревает даже при
сохранении своих технических параметров.
8) Прогрессивность новой техники оценивается сопоставлением
уровня производительности труда.

8. Теория производительности труда

Важнейший фактор производительности труда – затраты труда на
создание, обслуживание и эксплуатацию рабочей машины.
Затраты труда состоят из 3 компонентов:
- единовременные затраты прошлого труда ТП на создание
машин, оборудования, зданий, сооружений и т.п.;
- текущие затраты прошлого труда ТV на основные и
вспомогательные материалы, запасные части, электроэнергию,
инструменты, топливо, смазку и т.п., необходимые для
производства изделий;
- текущие затраты живого труда ТЖ обслуживающих рабочих,
которые с помощью оборудования создают новые
материальные ценности.
Текущие затраты прошлого и живого труда постоянно растут
пропорционально времени (годам) и объему выпушенной
продукции.
Затраты прошлого труда являются разовыми, т.е. являются
постоянными.

9. Теория производительности руда

Производственный процесс обеспечивается единством рабочей
силы и средств производства – совместными годовыми
затратами живого труда ТЖ , единовременными затратами
средств труда ТП , рассчитанными на N лет, и годовыми
затратами предметов труда ТV :
Т = ТП + N(ТЖ + ТV).
Производительность труда:
АТ = W / Т,
где: АТ – производительность труда;
W – выпущенная годовая продукция;
Т – суммарные трудовые затраты.
Размерность производительности труда в обобщенном виде –
продукция / затраты.
Продукция может измеряться: в штуках, единицах длины, массы,
объема и др. либо в стоимостном, денежном выражении
(рубли)
Трудовые затраты исчисляются в единицах абстрактного труда
(человеко-час, человеко-день, трудодень и др.) или в денежном
выражении.

10. Теория производительности труда

При постоянной производительности оборудования
W = Q×N
Тогда формула производительности труда будет выглядеть
следующим образом
QN
АТ
Т П N (ТV Т Ж )
Из этой формулы видно, что производительность меняется в
зависимости от сроков эксплуатации машин, оборудования,
зданий, сооружений и т.п.

11. Теория производительности труда

Графическая зависимость теории производительности труда:

12. Теория производительности труда

Уровень производительности труда при малых сроках службы
относительно невысок из-за малого объема выпущенной
продукции. На ее выпуск требуются значительные затраты на
средства производства.
С ростом срока службы оборудования N производительность АТ
увеличивается, т.к. затраты прошлого труда ТП раскладываются
на больший объем выпущенной продукции.
Если сроки службы машины, оборудования находится за
пределами N > N2 , то рост производительности труда мало
зависит от сроков службы, т. е. практически прекращается.
Вывод – производительность труда при данном уровне
техники имеет свои пределы; чтобы выйти за них, необходимо
непрерывно совершенствовать технологию и технику.
Для предприятия это становится необходимым условием
выживания в рыночных условиях.

13. Теория производительности труда

Еще один вывод – срок службы оборудования N2 определяет срок
морального износа этого оборудования. Моральный износ
определяется темпом роста производительности труда.
Принимая живой труд за меру (масштаб) оценки прошлого
труда, эти затраты можно выразить в единицах живого труда:
k = ТП/ТЖ, m = ТV/ТЖ,
где k – коэффициент технической вооруженности живого труда;
m – коэффициент энергоемкости живого труда.
Тогда
Т = ТЖ[k + N(m +1)].
Следовательно, суммарные затраты труда в k + N(m + 1) больше
затрат живого труда

14. Теория производительности труда

Таким образом, формула производительности труда будет иметь
вид:
NQГ
АТ
Т Ж [k N (m 1)
QГ
N
Т Ж k N ( m 1)

15. Теория производительности труда

В этой формуле:
АЖ
QГ
ТЖ
АЖ - производительность живого труда – зримый результат
деятельности. Все остальные участники трудового процесса
присутствуют незримо, создав для данного работника
необходимые условия, обеспечив его всем необходимым, т.е.
они присутствуют в виде овеществленного труда.
Чем выше степень технической оснащенности (выше k и m),
степень автоматизации производства, тем меньше рабочих
занято непосредственно у станков и тем больше их находится
«за ширмой», незримо – историческая тенденция развития
техники.

16. Теория производительности труда

Прогрессивность новой техники
Прогрессивность новой техники оценивается путем
сопоставления уровня производительности труда при
использовании различных вариантов техники при решении
конкретных производственных задач.
Прогрессивной считается та техника, которая обеспечивает
большую производительность труда, т.е.
λ = АТ2/ АТ1
где λ – коэффициент роста производительности труда;
АТ1 – производительность труда, которую обеспечивает
исходный вариант техники;
АТ2 – производительность труда второго варианта техники.
Если оба варианта вводятся в действие одновременно, то рост
производительности труда оценивается следующей
зависимостью:

17. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

Представим формулу в виде отдельных соотношений
NQ2 [k N (m 1)]Т Ж 1
NQ1[k 2 N (m2 1)]Т Ж 2
Q2 Т Ж 1 k N (m 1)
Q1 Т Ж 2 k2 N (m2 1)

18. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

Введем безразмерные коэффициенты:
φ = Q2/Q1 – рост производительности средств производства;
ε = ТЖ2/ТЖ1 – коэффициент сокращения живого труда;
σ = ТП2/ТП1 – коэффициент изменения стоимости средств
производства;
δ – коэффициент изменения текущих эксплуатационных затрат на
единицу изделия.
Выразим k2 и m2 через безразмерные коэффициенты
k2 = ТП2/ТЖ2 = kσε;
m2 = ТV2/ТЖ2 = mδφε
Формула роста производительности труда через эти коэффициенты
выглядит следующим образом:
k N (m 1)
k N (m 1)

19. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

Графически эта зависимость выглядит следующим образом:

20. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

Внедрение любой новой техники обеспечивает рост
производительности труда. Однако не всякая новая техника
является прогрессивной. Важным является прирост
производительности, т. е. насколько вырастает
производительность за какой – то период времени.
Для современного предприятия прирост производительности
труда необходим и для устойчивого развития, для стабильного
увеличения дохода, компенсирующего инфляцию и
возрастающие налоги.
Поэтому для каждого предприятия необходим определенный
минимальный уровень прироста производительности труда,
который и будет обеспечивать необходимые конкурентные
преимущества, т.е. необходим плановый уровень роста
прозвод-ти тр.:
пл 1 N

21. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

В этой формуле α – темп прироста производительности труда.
По экспертным оценкам темп должен быть α = 0,08 … 0,10.
Поэтому при сопоставлении вариантов применения нового
оборудования необходимо учитывать темп прироста
производительности труда

22. Теория производительности труда Прогрессивность новой техники

Как видно из графика, предпочтение следует отдать второму
варианту, т.к. он обеспечивает плановый прирост
производительности труда на отрезке времени N1 и N2.
Третий вариант также обеспечивает рост производительности,
но он значительно ниже планового.
Это обусловлено поздними сроками ввода нового оборудования по
третьему варианту.
В период времени от N1 до N2 на предприятии необходимо
провести работы по совершенствованию технологии,
производства, снижению затрат, разработке новых технологий,
закупке нового оборудования и т.д. для обеспечения
дальнейшего роста производительности труда за пределами
времени N2
Прогрессивность новой техники оценивается темпами роста
производительности труда.

23. Экономическая эффективность автоматизации

Автоматизация производства по своей сути является
инновационным процессом, направленным на улучшение и
технологии, и качества выпускаемой продукции, и повышения
производительности труда.
Инновация – это конечный результат инновационной деятельности,
получивший реализацию в виде нового или усовершенствованного
продукта, реализуемого на рынке, нового или усовершенствованного
технологического процесса, используемого в практической
деятельности.
Инновационная деятельность – это процесс преобразования результатов
научно-технических достижений в новый или усовершенствованный
продукт, реализуемый на рынке, или в новый или
усовершенствованный технологический процесс, используемый в
практической деятельности
Инновационный процесс – цепь событий от возникновения идеи до
появления конкретного продукта, технологии или услуги.
Из книги И.Н. Иванова «Организация
производства на промышленных
предприятиях», 2008 г.

24. Экономическая эффективность автоматизации

Внедрение в производство технологического оборудования,
автоматизирующего процесс изготовления деталей и
изделий – инновационный процесс. Прогрессивное
технологическое оборудование содержит в себе
последние научно-технические достижения, позволяющее
обеспечить выпуск продукции в короткие сроки и с
минимальными затратами.
Различают базисные и улучшающие инновации
Различия состоят в степени новизны.
Базисные – это принципиально новые для данной сферы
(производства) продукты и технологии.
Улучшающие инновации представляют собой
усовершенствование, модернизацию уже существующих
товаров или технологий.
Инновации, реализуемые на машиностроительных
предприятиях разделяют на:

25. Экономическая эффективность автоматизации

Технологические, связанные с разработкой или
совершенствованием техники и технологии;
Организационно-экономические, затрагивающие вопросы
организационно – управленческого и финансово –
экономического характера.
Следует подчеркнуть, что только базисные инновации
способны обеспечивать предприятию долгосрочные
конкурентные преимущества и как следствие –
передовые позиции на рынке.
Любая инновация, новая технология, применение нового
автоматизированного оборудования проходит в течение
своего жизненного цикла несколько стадий:
- инвестиционная стадия (разработка новшества);
- эксплуатационная стадия (коммерциализация
новшества).

26. Производительность технологических процессов

Производительность труда на предприятии
главным образом зависит от
производительности технологических
процессов изготовления отдельных деталей и
сборки всего изделия.
В процессе создания изделия – товарной
продукции – на предприятии задействованы
различные по своему назначению,
применению рабочих инструментов и
рабочих сред, исполнению рабочих машин
(технологического оборудования)
технологические процессы.

27. Производительность технологических процессов

При автоматизации указанных
технологических процессов используются
различные схемы и способы. Выбор
конкретного способа определяется
назначением и сущностью технологии
(технология мехобработки, технология литейного
производства, технология термической обработки,
технологии сборки изделия и т. д).
По сложности автоматизации все
технологические процессы производства
разделяются на два основных и два
дополнительных класса.

28. Производительность технологических процессов

К первому классу технологических процессов
относятся процессы, не требующие
ориентации обрабатываемых деталей и
вместо рабочего инструмента в них
используется рабочая среда (термообработка
в печах).
Ко второму классу относятся процессы, в
которых требуется ориентация
обрабатываемых заготовок и используется
рабочий инструмент (процессы
мехобработки).

29. Производительность технологических процессов

К первому дополнительному классу относятся
процессы, в которых требуется ориентация
обрабатываемых заготовок, но в качестве
обрабатывающего инструмента используется
рабочая среда (закалка токами высокой
частоты – заготовка в ориентированном
положении помещается в индуктор).
Ко второму дополнительному классу
относятся процессы, в которых используется
рабочий инструмент, но ориентация заготовок
не требуется (прессование заготовок из
порошков – инструмент – прессформа,
заготовки – порошок).

30. Производительность технологических процессов

По сложности автоматизации на первом
месте стоит второй основной класс
технологических процессов (мехобработка),
затем идет первый дополнительный, после
него второй дополнительный и завершает –
первый основной класс технологических
процессов.
Сложность обусловлена необходимостью
ориентации обрабатываемой заготовки и
применением обрабатывающего
инструмента.

31. Производительность технологических процессов

В операциях мехобработки сложность
автоматизации зависит от схемы рабочих
движений обрабатывающего инструмента и
заготовки.
При простом – линейном перемещении (либо
инструмента, либо заготовки) –
автоматизируется одно перемещение.
При сложном движении – сочетание
нескольких простых движений – необходимо
автоматизировать перемещение
обрабатывающего инструмента по
нескольким направлениям.

32. Производительность технологических процессов

Принцип построения технологических
процессов заключается в степени
концентрации переходов по обработке
поверхностей заготовки в одной операции.
Различают два подхода:
- принцип дифференциации обработки;
- принцип концентрации обработки.

33. Производительность технологических процессов

Дифференцированный технологический
процесс представляет собой совокупность
операций, состоящих из одного простого
перехода или прохода.
Дифференцированный технологический
процесс является самым простым, надежным
и менее дорогостоящим процессом.
Такие процессы применяют при недостаточном
его оснащении, отсутствии
квалифицированных рабочих и при освоении
производства нового изделия или при запуске
нового производства.

34. Производительность технологических процессов

Применяемое оборудование в таких процессах
является наиболее простым по кинематике
движений и функциональным возможностям
(например, вместо токарно-винторезных
станков используют просто токарные станки).
Работа на таком оборудовании не требует
высокой квалификации исполнителя.
Такой принцип построения технологии широко
использовался в годы войны –
квалифицированных рабочих не хватало,
работали в основном либо дети, либо
женщины.

35. Производительность технологических процессов

Такой принцип построения технологии
достаточно широко использовался и в
автоматических линиях, на рабочих позициях
которых устанавливали технологическое
оборудование, выполняющее простые
технологические движения обрабатывающего
инструмента – перемещение по одной или
двум координатам.
Обеспечивалась высокая надежность как самой
технологии, так и работы оборудования
(меньше движений – выше надежность).

36. Производительность технологических процессов

Второй принцип построения технологии
заключатся в концентрации обработки
поверхностей заготовки в одной операции, на
одном рабочем месте.
Цель – сокращение количества станков,
используемых в процессе изготовления
детали; уменьшение количества рабочих,
занятых на этих операциях.
На практике применяют несколько форм
концентрации технологического процесса:
- параллельную;
- последовательную;
- смешанную.

37. Производительность технологических процессов

При параллельной форме концентрации
поверхности заготовки обрабатываются
параллельно (одновременно) несколькими
инструментами или комбинированным
инструментом.
Время обработки некоторых поверхностей
заготовки перекрывается, за счет этого
повышается производительность операции

38. Производительность технологических процессов

Эскиз параллельной формы концентрации
обработки:

39. Производительность технологических процессов

При последовательной форме концентрации
обработки на одном рабочем месте
- одним инструментом последовательно
обрабатывается совокупность поверхностей
заготовки (обработка на станке с ЧПУ или
копировальном станке).
Современные станки с ЧПУ позволяют вести
обработку поверхностей разными
инструментами (автоматическая смена
режущего инструмента), но они используются
последовательно – один за другим

40. Производительность технологических процессов

Эскиз последовательной формы
концентрации технологии:

41. Производительность технологических процессов

В смешанной форме концентрации
используется обработка поверхностей
заготовки:
- и отдельными инструментами,
- и комбинированным инструментом,
- и параллельная обработка нескольких
поверхностей.
Применение конкретной формы концентрации
технологического процесса зависит от
конкретных условий производства – наличие
соответствующего оборудования,
профессионализм рабочих и т. д.

42. Производительность технологических процессов

Эскиз смешанной формы концентрации
обработки:

43. Производительность технологических процессов

В процессе изготовления деталь
последовательно перемещается с одного
рабочего места на другое, от одного станка к
другому, с одной позиции на другую.
Время перемещения с позиции на позицию, от
одного станка к другому иногда составляет
значительную долю в производственном
цикле изготовления детали.

44. Производительность технологических процессов

С целью сокращения производственного цикла путем
уменьшения времени транспортирования от одного
станка к другому рабочие места располагают в
последовательности технологических операций, на
максимально близком расстоянии друг от друга.
При такой организации производственного процесса
длительность изготовления детали включает в себя и
время транспортирования с позиции на позицию.
Траектория перемещения обрабатываемой заготовки
содержит в себе участки с относительно максимальной
скоростью перемещения, участки с минимальной
скоростью перемещения и участки, где заготовки
стоят.

45. Производительность технологических процессов

Наличие участков траектории с различной
скоростью перемещения заготовок
определяется непрерывностью протекания
процесса обработки.
По степени непрерывности технологические
процессы разбивают на три класса:
- дискретные;
- «непрерывные»;
- квазинепрерывные.

46. Производительность технологических процессов

Дискретные технологические процессы –
процессы, в которых во время обработки и
инструмент, и заготовка неподвижны (VТР = 0):

47. Производительность технологических процессов

«Непрерывные» технологические процессы –
процессы, в которых заготовка во время
обработки перемещается со скоростью VТ, а
инструмент неподвижен:

48. Производительность технологических процессов

Квазинепрерывные технологические процессы
– процессы, в которых и обрабатываемая
заготовка, и инструмент непрерывно
перемещаются со скоростью VТР:

49. Производительность технологических процессов

Производительность дискретного
технологического процесса (на примере
автоматической линии):
1
1
Q
TЦ tМ t Х tЗ tО tТР
где: tМ – машинное время;
tХ – время холостого хода;
tЗ – время фиксации и зажима;
tO – время освобождения (разжима и
расфиксации);
tТР – время транспортирования.

50. Производительность технологических процессов

Производительность «непрерывного»
технологического процесса:
VT
VT
Q
h
l a
где: VT – скорость технологического движения;
l – размер заготовки в направлении ее
движения;
а – расстояние между двумя заготовками.
VT и VТР – зависимы.

51. Производительность технологических процессов

Производительность квазинепрерывных
технологических процессов:
VТР
VТР
Q
h
l a
где: VТР – скорость транспортного движения;
l – длина заготовки в направлении ее
перемещения;
а – расстояние между заготовками.
VT и VТР в этих процессах независимы.

52. Производительность технологических процессов

Производительность концентрированных
технологических процессов определяется в
зависимости от формы концентрации.
Для параллельной концентрации:
1
1
Q
TЦ tM i t X i tЗ tO
где: ΣtMi – сумма машинных «неперекрываемых»
времен обработки поверхностей;
ΣtXi – сумма времен холостого хода,
«неперкрываемых» во время обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки

53. Производительность технологических процессов

Производительность технологических процессов
с последовательной концентрацией:
1
1
Q
TЦ
t M i t X i t З tO
где: ΣtMi – сумма машинного времени обработки
последовательно обрабатываемых поверхностей;
ΣtXi – сумма времени холостого хода при
выполнении отдельных переходов обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки

54. Производительность технологических процессов

Производительность процессов со смешанной формой
концентрации:
1
1
Q
T Ц tM i tM j t X tЗ tо
где: ΣtMi – сумма машинных «неперекрываемых» времен
обработки поверхностей;
ΣtMj – сумма машинного времени обработки
последовательно обрабатываемых поверхностей;
ΣtX – сумма времени холостого хода при выполнении
отдельных переходов обработки;
tЗ - время фиксации и зажима заготовки;
tО – время расфиксации и открепления заготовки

55. Производительность технологических процессов

Методы повышения производительности
технологических процессов:
- сокращение основного (машинного) времени каждой
операции;
- сокращение вспомогательного времени каждой
операции.
Сокращение машинного времени возможно двумя
путями:
- использование более совершенных средств
производства (оборудования, инструмента и т.д.);
- использование более производительных методов
обработки;
- параллельная обработка нескольких поверхностей
одной обработки.

56. Производительность технологических процессов

Использование совершенного
технологического оборудования и
современного режущего инструмента
позволяет повысить скорости резания при
обработке поверхностей заготовки, что
уменьшает основное времени операции.
Использование более производительных
методов – например, для обработки
плоскостей: строгание →цилиндрическое
фрезерование → торцевое фрезерование →
непрерывное торцевое фрезерование →
глубинное шлифование и т. д.

57. Производительность технологических процессов

Параллельная обработка поверхностей
заготовки предполагает использование
специального оборудования:
- имеющего как минимум два суппорта – один
для продольного точения, второй – для
поперечного (токарный многорезцовый
полуавтомат),
- либо позволяющего вести обработку разных
поверхностей с одного суппорта
(револьверный станок – сверление отверстия
+ токарная обработка наружной поверхности)
и др.

58. Производительность технологических процессов

Сокращение вспомогательного времени
операций в настоящее время является
определяющим направлением повышения
производительности технологических
процессов.
Автоматизация и роботизация производства
помогают в значительной степени снизить
затраты времени, связанные с:
-базированием;
-закреплением;
- снятием;
- перемещением обрабатываемых деталей,
приспособлений, режущих инструментов.

59. Гибкие производственные системы

Автоматизация производственных и
технологических процессов может
осуществляться по двум схемам:
• схема «жесткой» автоматизации;
• схема «гибкой» автоматизации.
«Жесткая» автоматизация применяется в
крупносерийном и массовом производстве
изделий машиностроения.
Условия применения:
- программа выпуска постоянна длительное
время;
- изменчивость программы – минимальная.

60. Гибкие производственные системы

Средства реализации «жесткой»
автоматизации:
• автоматические линии;
• поточные механизированные линии.
Доля крупносерийного и массового
производств не превышает 30% в общем
объеме машиностроения.
Для серийного производства характерна
«гибкая» автоматизация, основанная на
применении станков с ЧПУ

61. Гибкие производственные системы

Основной недостаток серийного производства
– длительный производственный цикл
изготовления изделий.
Время этого цикла обусловлено
значительными затратами времени на
переналадку оборудования,
«пролеживанием» партии деталей у станка в
ожидании обработки и т.д.
Производительность таких процессов
относительно невысока, низка и
эффективность

62. Гибкие производственные системы

«Гибкая» автоматизация позволяет
произвести быструю переналадку на выпуск
нового изделия.
Некоторые системы позволяют перейти на
выпуск другого изделия в течение одной
минуты (по программе).
При «жесткой» автоматизации в условиях
массового и крупносерийного производств
время переналадки достигает нескольких
месяцев.

63. Гибкие производственные системы

Определения «гибкой» автоматизации:
• гибкая автоматизация производства (ГАП)
– автоматизация, обеспечивающая быстрое и
легкое переоснащение (переналадку) и смену
программы работы средств производства.
• гибкий производственный модуль (ГПМ) –
единица технологического оборудования,
автоматически осуществляющая
технологические операции в пределах ее
технологических возможностей.

64. Гибкие производственные системы

гибкая производственная ячейка (ГПЯ) –
управляемая средствами вычислительной
техники совокупность нескольких ГПМ и
систем обеспечения функционирования. В
систему функционирования ГПЯ входят:
1. автоматизированная система управления
технологическим процессом;
2. автоматизированная система управления
технологическим оборудованием;
3. автоматизированная транспортно-складская
система;

65. Гибкие производственные системы

4. система автоматического контроля;
5. автоматизированная система
инструментообеспечения;
6. автоматизированная система удаления отходов и
др.
гибкая производственная система (ГПС) управляемая средствами вычислительной
техники совокупность: -- технологического
оборудования, состоящая из разного рода
ГПМ и (или) ГПЯ;
- автоматизированной системы
технической подготовки производства;
- системы обеспечения его
функционирования.

66. Гибкие производственные системы

Цель использования ГПС – достижение
эффективности массового производства для
небольших партий разнородных деталей.
Использование ГПС предполагает такой способ
организации производства, при котором
осуществляется полное управление
производственным процессом.
Использование ГПС рационализирует
производственный процесс.

67. Гибкие производственные системы

Возможности ГПС:
• гибкость выбора заготовок для изготовления
деталей различной конфигурации;
• гибкость технологического маршрута
(замена станка в случае выхода его из строя);
• быстрое внедрение конструктивных
изменений в изготавливаемую деталь;
• быстрое изменение программы выпуска
деталей;
• возможность изготовления деталей в
разных ГПС

68. Гибкие производственные системы

Примерный вариант гибкого модуля (напольный
робот):

69. Гибкие производственные системы

Вариант гибкого модуля (портальный робот):

70. Гибкие производственные системы

Пример фрезерного гибкого модуля:

71. Формы организации гибких производственных систем

Гибкая производственная система состоит из
множества отдельных устройств (станок +
устройства манипулирования заготовок +
устройства транспортирования заготовок +
устройства удаления отходов и т. д.).
Взаимное расположение устройств, входящих в
ГПС, зависит:
от структуры ГПС;
комплекса связей между элементами
системы;

72. Формы организации гибких производственных систем

Комплекс связей между элементами системы
обеспечивают движение:
материальных потоков;
энергетических потоков;
информационных потоков.
Материальные потоки – движение заготовок,
обработанных деталей, приспособлений,
инструмента и т.п.
Энергетические потоки – распределение энергии
между отдельными элементами системы.
Информационные потоки – управляющие сигналы от
центрального компьютера к отдельным элементам
системам.

73. Формы организации гибких производственных систем

Существуют следующие формы организации
ГПС:
концентрированная;
замкнутая (ячейка);
линейная;
с центральным магазином-накопителем
обрабатываемых изделий.
Выбор организации ГПС определяется
конкретными условиями производства.

74. Формы организации гибких производственных систем

Концентрированная форма организации ГПС.
Признак – обработка заготовки ведется на
одном станке (как правило станок –
обрабатывающий центр).
Технологический процесс состоит из одной
операции.
Применяется в различных видах производства:
от единичного до массового.
Разновидность обрабатываемых заготовок –
зависит от типа производства и
технологических возможностей станка.

75. Формы организации гибких производственных систем

Бесперебойная работа данной ГПС обеспечивается
подсистемой перемещения материалов, которая
охватывает:
доставку заготовок с внешнего склада на
промежуточный склад;
складирование заготовок на промежуточном
складе;
перемещение заготовок на станок и их закрепление
на станке;
снятие обработанной детали со станка;
перемещение детали на промежуточный склад и
складирование ее на складе;
транспортирование деталей на центральный склад,
другие ГПС либо на сборку.

76. Формы организации гибких производственных систем

Замкнутая форма (ячейка) организации ГПС.
ГПС состоит из нескольких ГПМ.
Технологический процесс изготовления деталей
состоит из нескольких операций.
Технологический маршрут обработки разных
заготовок различен – может включать в себя
все операции или некоторые могут
пропускаться.
Обрабатываемые заготовки перемещаются в
различных направлениях, пропуская
некоторые станки системы.

77. Формы организации гибких производственных систем

Возможности такой организации ГПС
значительно шире концентрированной – на
ней могут одновременно обрабатываться
несколько различных заготовок.
Станки, входящие в состав такой ГПС, могут
быть:
специализированными (токарные,
фрезерные и т.д);
технологически взаимозаменяемыми
(многоцелевые станки).

78. Формы организации гибких производственных систем

Специализированные станки выполняют
только одну операцию.
Для обеспечения безостановочной работы
системы станки должны иметь высокую
надежность работы.
Технологически взаимозаменяемые станки
выполняют все операции технологического
процесса.
Применение таких станков обеспечивает более
высокую устойчивость системы к отказам
станков.

79. Формы организации гибких производственных систем

Замкнутая форма организации ГПС
предполагает выполнение всех операций
технологических процессов изготовления
относительно большой группы
изготавливаемых деталей.
В зависимости:
- от программы выпуска изделий;
- различий в конфигурации изготавливаемых
деталей;
- технологических процессов их изготовления
размещение технологического оборудования в
системе может быть различным.

80. Формы организации гибких производственных систем

Различают замкнутые системы ГПС с
расположением оборудования по принципу:
функциональности;
модульности;
сот (отдельных ячеек);
специализации (в соответствии с этапами
протекания технологического процесса –
черновая, чистовая, отделочная обработка).

81. Формы организации гибких производственных систем

Модульный принцип размещения
оборудования – система состоит из нескольких
модулей, в пределах каждого оборудование
размещено по ходу процесса обработки.