Урок 3

Автоматизація виробничих процесів

1. Автоматизація виробництва

Потокове виробництво у своєму розвитку йде шляхом автоматизації.

 Комплексно-механізоване і автоматизоване потокове виробництво - це система машин, устаткування, транспортних засобів, що забезпечує строго узгоджене в часі виконання всіх стадій виготовлення виробів, починаючи від отримання вихідних заготовок і кінчаючи контролем (випробуванням) готового виробу і випуску продукції через рівні проміжки часу.

 Спочатку були створені автоматичні лінії та жорсткі заводи-автомати. З появою електронно-програмного управління створювалися верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК), обробні центри та автоматичні лінії, що містять як компонент обладнання з програмним управлінням.

Автоматизація виробничого процесу досягається шляхом використання систем машин-автоматів, що являють собою комбінацію різнорідного устаткування та інших технічних пристроїв, розташованих у технологічній послідовності й об’єднаних засобами транспортування, контролю та управління для виконання часткових процесів виготовлення виробів. Особливо важливу роль при цьому відіграє комплексна автоматизація виробництва, коли без безпосереднього втручання людини, але під її контролем машинами-автоматами здійснюються всі процеси виробництва — від надходження сировини до виходу готового продукту.

Під автоматизацією виробництва розуміють процес, під час якого всі або переважна частина операцій, що потребують фізичних зусиль робітника, передаються машинам і здійснюються без його особистої участі, крім функції налагодження, нагляду і контролю.

2. Гнучка автоматизована система

Під гнучкістю виробництва розуміють його здатність без будь-яких суттєвих змін техніки, технології та організації виробництва забезпечувати освоєння нових виробів у найкоротший термін і з мінімальними затратами праці та матеріальними ресурсами незалежно від зміни конструктивних і технологічних характеристик виробів.

Основний показник – ступінь гнучкості – визначається кількістю витраченого часу та необхідних додаткових витрат при переході на випуск нової продукції.

Виділяють чотири основних групи гнучкого виробництва.

Перша група передбачає жорстку технологію виробництва для виготовлення однієї деталі. По закінченні випуску деталі обладнання не може використовуватись для виготовлення нової.

Друга група заснована на технології виробництва, яка може перебудовуватись. Обладнання може використовуватись для виготовлення нового виробу. Прикладом може слугувати автоматична лінія з агрегатних верстатів.

Третя група заснована на переналагоджувальних технологічних процесах та обладнанні, призначеному для одночасного випуску групи деталей. Щоб перейти на виготовлення деталей конкретного типу, потрібна перебудова, регулювання окремих вузлів, а також заміна деяких пристроїв з наявного комплекту. Переналагодження потребує більш короткої зупинки виробництва, ніж перебудова (1–5 хв). До цієї групи відносяться верстати-автомати, автоматичні лінії на їх базі або на базі спеціалізованих верстатів.

Четверта група заснована на гнучкій технології виробництва та обладнанні, пристосованому до високого рівня автоматизації. Для переходу на випуск нового виробу переналагодження не потрібно.Ступінь гнучкості обмежений технічними параметрами і технологічнимпризначенням обладнання. Прикладом є інтегровані виробничі системи.

Переваги гнучкого виробництва в порівнянні з традиційним: підвищується мобільність виробництва, скорочуються терміни освоєння нової продукції, підвищується продуктивність праці, скорочується виробничий цикл, знижуються витрати на виробництво.

Гнучка виробнича система(ГВС) – це сукупність в різних сполученнях обладнання з ЧПУ, роботизованих технологічних комплексів(РТК), гнучких виробничих модулів, окремих одиниць технологічногообладнання з ЧПУ і систем забезпечення їх функціонування в автоматич­номурежимі протягом заданого інтервалу часу. ГВС дає можливість здійснювати автоматизоване переналагодження при виробництві виробів довільної номенклатури у встановлених межах значень їх характеристик. ГВС призначена для виконання основних виробничих процесів (заготівельних, механічної обробки та складання).

3. Гнучка виробнича система

Основними елементами ГВС є гнучкий виробничий модуль (ГВМ), роботизований технологічний комплекс (РТК) і система забезпечення функціонування. 

Гнучкий виробничий модуль – це здатність автоматично переналагоджуватись і автономно функціонувати одиниці автоматичного обладнання (з ЧПУ), оснащеність її автоматизованими пристроями завантаження заготовок, видалення відпрацьованої деталі, відходів, подачі та заміни інструменту, вимірів та контролю в процесі обробки, а також пристроями діагностики поломок і відмов у роботі.

Роботизований технологічний комплекс – це сукупність одиниць технологічного обладнання, промислового робота та засобів їх оснащення, автономно функціонуюча та здійснююча багатократні цикли. РТК повинні мати автоматизоване переналагоджування та мож­ливість впровадження в систему.

Основними характеристиками ГВМ і РТК є: здатність працювати автономно, без допомоги людини; автоматичне виконання всіх основних і допоміжних операцій; гнучкість; простота налагодження, усунення відмов основного обладнання та систем управління; сумісність з обладнанням традиційного та гнучкого виробництва; високий ступінь завершеності обробки деталей; висока економічна ефективність при правильній експлуатації та інші.

Існують ГВС повного технологічного циклу, на якій деталі або вироби оброблюються із 100-відсотковою готовністю для складання, та ГВС неповного циклу, коли для завершення виготовлення деталі потрібні додаткові операції на обладнанні поза цієї системи. ГВС можуть бути представлені у вигляді гнучких автоматизованих ліній (ГАЛ), обладнання яких розташоване по технологічному маршруту в заданій послідовності, та гнучких автоматичних дільниць (ГАД), в яких допускається вільне розташування обладнання в будь-якій послідовності та гнучких автоматичних цехів (ГАЦ).

Інтеграція ГВМ та РТК, потім ГАЛ, ГАД та ГАЦ, функціональних підсистем САПР, АСУТП в єдину виробничу систему перетворюють її в гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ).

Повністю інтегровані гнучкі виробництва ще не побудовані. Початок цьому покладено впровадженням ГВС. Так, побудовані типові комплексно-автоматизовані ділянки з обладнання з ЧПУ, з використанням ЕОМ, призначені для обробки деталей типу тіл обертання.

Впровадження гнучких автоматизованих комплексів і виробництв дає не тільки великий економічний ефект, підвищує віддачу основних фондів, але й викликає соціально-економічні зміни у виробництві. Полегшується праця, забезпечується її безпека, покращується охорона середовища, усувається різниця між розумовою та фізичною працею, покращуються умови проживання та побуту населення.

Реалізація гнучких автоматизованих виробництв дозволяє: забезпечити швидку перебудову виробництва на випуск нової продукції; збільшити коефіцієнт змінності до 2,5…2,8, а коефіцієнт використання обладнання – до 0,85…0,9; покращити умови праці, зменшити обсяг ручних робіт, збільшити продуктивність праці та знизити собівартість продукції.

Основна концепція подальшої автоматизації промислових підпри­ємств – інтеграція управління підприємством, технологічними процесами, виробництвом в цілому в єдиній системі на основі комп’ютерної техніки.Це створює передумови для побудови заводів-автоматів у майбутньому.

4. Гнучкі автоматизовані лінії

 В основі автоматизованого виробництва лежать автоматичні лінії, які мають всі переваги потокового виробництва, дозволяють безперервність виробничих процесів поєднувати з автоматичної їх виконання.

Автоматична лінія (АЛ) - це система машин-автоматів, розміщених по ходу технологічного процесу та об'єднаних системою управління та автоматичними механізмами і пристроями для вирішення завдань транспортування, накопичення заділів, видалення відходів, зміни орієнтації. Автоматичні лінії служать для виконання в автоматичному режимі певних операцій (стадій) виробничого процесу і залежать від виду вихідних матеріалів (заготовок), габаритів, маси та технологічної складності виготовлених виробів, тому до складу АЛ може входити різна кількість обладнання: від 5-10 для виробів середньої складності до 100-150 од. обладнання при масовому виробництві складних виробів.

У комплекс АЛ входить транспортна система, призначена для подачі заготовок зі складу до накопичувачів, переміщення підвісного технологічного обладнання від одного агрегату до іншого, для транспортування зі стендів готових виробів на головну лінію або склад готової продукції.

Виділяють жорсткі (синхронні) автоматичні лінії з характерним жорстким межагрегатним зв'язком і єдиним циклом роботи верстатів і гнучкі (несинхронні) АЛ з гнучким межагрегатним зв'язком. У цьому випадку кожен верстат має індивідуальний магазин-накопичувач міжопераційних заділів. Залежно від функціонального призначення АЛ в машинобудуванні можуть бути заготівельними, механообробними, термічними, механоскладальних, складальними, контрольно-вимірювальними, пакувальними, консерваційними і комплексними.

Контрольні питання

1.    Що являє собою комплексно-механізоване і автоматизоване потокове виробництво?

2.    Завдяки чому досягається автоматизація виробничого процесу?

3.    Що розуміють під автоматизацією виробництва?

4.    В чому полягає гнучкість виробництва?

5.    Який основний показник гнучкості виробництва?

6.    Назвіть основні групи гнучкого виробництва.

7.    В чому полягають переваги гнучкого виробництва над традиційним?

8.    Що таке гнучка виробнича система?

9.    Назвіть основні елементи ГВС.

10.     Що являє собою гнучкий виробничий модуль?

11.      Що таке роботизований технічний комплекс?

12.     Що таке гнучка автоматична лінія?

13.     Що входить до комплексу автоматичної лінії?