WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Б. В. ШАНДРОВ, А. Д. ЧУДАКОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ УЧЕБНИК Доп\/ш,ено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для ...»

-- [ Страница 4 ] --

• ряд или два ряда неподвижных накопительных позиций, рас­ положенных вдоль станков данного комплекса, причем обмен налетами или кассетами со станками данного станочного комп­ лекса в любой последовательности производится промышлен­ ным роботом, установленным на перемещающейся, обычно по рельсам, от станка к станку данного комплекса подвижной ка­ ретке. Инструментальные магазины, предназначенные для установки и оперативной замены инструментальных комплектов, также бы­ вают самых различных конструкций и типоразмеров. Самыми рас­ пространенными из них являются следующие: • два поворотных инструментальных магазина, встроенные в станок, каждый из которых обеспечивает смену инструмента для обработки своей детали;

• два поворотных инструментальных магазина, встроенные в станок таким образом, что во время обработки одной детали один из них поворачивается и обеспечивает смену инструмента для об­ работки этой детали, а второй остается неподвижным и может пополняться инструментальными комплектами, ориентированны­ ми на обработку следующей детали;

• дополнительные инструментальные магазины большой вме­ стимости, установленные вне станка;

• сменные инструментальные магазины, доставляемые к дан­ ному станку;

• автоматически заменяемые инструментальные магазины;

• автоматически заменяемые пары инструментальных магазинов. Мониторинг станочного комплекса. В системах управления ста­ ночными комплексами задача центрального компьютера или цен­ тральной компьютерной сети главным образом сводится, во-пер­ вых, к наблюдению за работой каждого станка, входящего в со­ став комплекса, и за всем комплексом в целом, т.е. к осуществле­ нию мониторинга этого комплекса, а во-вторых, к снабжению каждого станка, входящего в состав комплекса, и всего комплек­ са в целом всей необходимой информацией. Мониторинг выполнения станками, инструментами и транс­ портирующими устройствами станочного комплекса возложенных на них функций осуществляется специальной программно-аппа­ ратной системой. Эта система мониторинга, называемая иногда также автоматизированной системой управления эксплуатацией, может быть реализована различными средствами, в том числе с использованием ПЛК или универсальных компьютеров, или же компьютерных сетей. Структура функций системы мониторинга комплекса станков приведена на рис. 4.10. Система мониторинга должна обеспечивать поддержание ра­ ботоспособности станочного комплекса в течение всего срока его эксплуатации. Это означает предотвращать или сводить к миниму­ му простои единиц технологического оборудования, входящего в данный станочный комплекс. Для этого необходимо: • устранять отказы технологического оборудования своевремен­ ной заменой или восстановлением его отдельных элементов;

• своевременно выявлять и предупреждать неисправности, по­ вышать долговечность оборудования путем уменьшения интенсив­ ности его износа и проведения диагностических проверок;

• следить за снабжением станочного комплекса удовлетворя­ ющими техническим требованиям заготовками, оснасткой, мас­ лами, смазывающе-охлаждающими жидкостями и т.д. Для достижения указанных целей система мониторинга выпол­ няет следующие работы: • осуществляет количественный учет движения единиц продук­ ции по технологическим и транспортным операциям, по складам и постам ОТК;

• производит выдачу необходимой информации по рабочим местам в целях проверки соответствия фактического и запланиро­ ванного хода производства;

Система мониторинга Система обслуживания Регламент и нормативы Обслужи­ вающий персонал Система ремонта Техническая оснащенность обслуживания 1 Техническая И документация Устройства Н проверки работо­ способности н Контрольноизмерительные устройства Смазочнозаправочные устройства Транспортные устройства Слесарномонтажный инструмент Устройства чистки и уборки Приспособления наладки инструмента J 1 _ J "] Техническая подготовка Загрузка и выгрузка 1 Подготовка оснастки J Подготовка 1 И 1 заготовок 1 И J Подготовка 1 "1 к пуску 1 J Межсменная 1 "1 передача 1 А Переналадка [ • J Уход за 1 "1 оборудованием [ ИТР МОП U Наладчики н Ц Операторы Ремонт­ ники М \ [ Технический уход J Смена масла и чистка И "1 ПJ Чистка "1 оборудования 1 I 1 | JУборка1 [ стружки 1 J Устранение "1 неисправностей | Восстановление работоспособности и 1 профилактика Г 1 11 ИJ П] || J 1 J ~| J I Регулировка механизмов | И Замена инструментов | Подпал ад ка инструментов | Проверка точности Осмотр и контроль 1 И И Вспомогательные 1 площади Г Проверка I накопителей 1 Обслуживание ИJ Выборочный 1 на ходу П1 коьпроль J Стабильность "1 цикла J Регистрация 1 наблюдений Рис, 4.10. Структура функций мониторинга станочного комплекса • определяет необходимость переналадок или подналадок в связи с окончанием обработки партии деталей или в связи с аварий­ ным отставанием фактического выпуска деталей от запланиро­ ванного;

• определяет очередность запуска в обработку партий деталей и размер запускаемых в обработку партий деталей очередного наи­ менования;

• определяет приоритеты в снабжении и обслуживании рабочих мест;

• определяет необходимость и моменты начала регламентных работ по контролю оборудования и смене инструмента;

• определяет необходимость привлечения руководителей и дру­ гих лиц, принимающих решения (ЛПР), для использования име­ ющихся резервов;

• осуществляет вызов персонала служб обслуживания на соот­ ветствующие рабочие места, а также оперативную связь с ними и руководство ими;

• осуществляет передачу и регистрацию запросов и распоряже­ ний;

• осуществляет проверку уровней запасов на складах;

• осуществляет оперативную связь с обслуживающим персона­ лом и персоналом складов. Условия ведения производства на комплексе автоматического оборудования, а также характеристики окружающей среды имеют вероятностный характер. Источниками информации о фактическом текущем состоянии технологического оборудования и окружающей производственной среды являются датчики, установленные на этом оборудовании, а также датчики состояния окружающей производственной среды. Всю информацию, вырабатываемую системой мониторинга, можно подразделить на три группы: 1) периодическая информация, выдаваемая на печать или ви­ зуализируемая каким-либо другим способом в заранее установ­ ленные периоды времени, например в конце каждой смены. Та­ кого рода информация составляется на основании показаний раз­ личного рода датчиков, а также на основании данных по отче­ там службы механика, электрика, бюро инструментального хо­ зяйства, поступивших в систему мониторинга от устройств руч­ ного ввода;

2) оперативная информация, например сигнализация о факте возникновения аварии и месте ее возникновения, выдаваемая на печать или визуализируемая каким-либо другим способом по мере появления новой срочной информации такого рода, а не в зара­ нее установленные моменты времени;

3) информация, выдаваемая по требованию, а не в заранее установленные моменты времени и независимо от факта появле ния какой-либо новой срочной информации. Примером такого рода информации может служить запрашиваемая с соблюдением всех установленных паролей справка о браке или числе произве­ денных годных деталей данного наименования. В результате работы системы мониторинга вырабатывается сле­ дующая информация: • сведения по производительности всего станочного комплекса и каждого станка, входящего в него;

• сведения о величине заделов, находящихся на локальных на­ копителях и транспортных устройствах;

• сведения о наличных и используемых фондах времени для каждого станка и всего станочного комплекса в целом;

• сведения о простоях каждого станка и всего станочного ком­ плекса в целом;

• сведения о продолжительности циклов работы станочного оборудования и элементов этих циклов;

• сведения о продолжительности циклов обслуживания стано­ чного оборудования и элементов этих циклов;

• сведения о времени, затраченном на наладку;

• сведения об объеме годной продукции с распределением ее по группам качества и брака с распределением его по группам дефектов;

• сведения по диагностике отказов станочного оборудования с группированием по месту этих отказов и причинам их возникно­ вения;

• сведения по учету заготовок и их качеству. Управляющие программы. Кроме мониторинга работы оборудо­ вания станочного комплекса центральный компьютер или компь­ ютерная сеть, как уже говорилось, выполняют снабжение единиц оборудования данного комплекса необходимой информацией. Для станков с ЧПУ прежде всего необходимо своевременно предо­ ставлять тексты нужных управляющих программ. Поэтому созда­ ние и ведение библиотек управляющих программ, а также поиск и вьщача на различные устройства требуемых управляющих программ являются одними из важнейших функций, реализуемых при ком­ пьютерном управлении станочных комплексов. Библиотека управляющих программ для станков с ЧПУ содер­ жит тексты этих программ либо в виде, пригодном для непосред­ ственной отработки станками комплекса, либо в перекодирован­ ном по определенным правилам виде. Эта перекодировка произ­ водится либо с целью сжатия хранимой информации, либо с це­ лью повышения надежности ее записи и хранения. Кроме массива текстов управляющих программ для станков с ЧПУ в подобной библиотеке должен создаваться и вестись массив каталогов этой библиотеки. Такой каталог содержит имена хранимых управляющих программ, обычно совпадающие с шифрами деталей и выполня емых над ними на данном станочном комплексе операции, сведе­ ния об их размещении, а также коды станков, для которых эти управляющие программы предназначаются. Кроме этого в подоб­ ном каталоге могут содержаться словесные комментарии, необ­ ходимые персоналу. Библиотека управляющих программ строится по иерархиче­ скому принципу с несколькими уровнями доступа. Обычно та­ ких уровней доступа четыре. Первым, самым низким уровнем доступа является размещение нескольких управляющих программ непосредственно в памяти устройств ЧПУ, что соответствует от­ крытому доступу в обычной общедоступной библиотеке газет, журналов и книг. Вторым, более высоким уровнем доступа явля­ ется размещение управляющих программ в памяти компьютера или компьютерной сети, управляющими данным станочным ком­ плексом и связанными со станками этого комплекса, откуда нуж­ ную управляющую программу можно затребовать, а через неко­ торое время она поступит на затребовавшее ее устройство ЧПУ. Это соответствует подсобному фонду в обычной общедоступной библиотеке. Следующим, еще более высоким уровнем доступа является размещение управляющих профамм в памяти общезаводских ком­ пьютера или компьютерной сети, откуда нужная управляю­ щая программа в соответствии с производственным планом по­ ступает в компьютер или в компьютерную сеть данного станочно­ го комплекса. Это соответствует заказу в фонде долговременного хранения обычной общедоступной библиотеки. Наконец, тексты управляющих программ для деталей, могущих обрабатываться на данном станочном комплексе, но не включенных в текущий про­ изводственный план, хранятся отдельно на неразрушаемых носи­ телях. В случае необходимости они могут быть занесены в компьютер или компьютерную сеть данного станочного комплекса. Этот уро­ вень соответствует фонду основного хранения в обычной общедо­ ступной библиотеке. Таким образом, при формировании и ведении библиотеки уп­ равляющих программ для станков с ЧПУ необходимо выполнять следующие функции: • осуществлять ввод текстов управляющих программ через раз­ личные терминальные устройства и размещать их по заданным адресам в виде соответствующих файлов, формируя и размещая при этом дополнительную информацию;

• осуществлять поиск файлов, содержащих затребованные уп­ равляющие программы;

• осуществлять визуализацию в установленной форме запро­ шенной информации, относящейся к текстам управляющих про­ грамм или к их наличию и размещению;

• осуществлять редактирование как текстов управляющих про­ грамм, так и каталога библиотеки, вплоть до их составления за­ ново на «пустом» месте. При осуществлении доставки управляющих программ и необ­ ходимой дополнительной информации к устройствам управления, являющимися их и ее потребителями, решаются две принципи­ ально разных задачи. Первая задача заключается в принятии ре­ шения о необходимости и своевременности передачи его соответ­ ствующим потребителям. Это задача диспетчеризации, которая име­ ет свое решение. Здесь возможны два режима, «толкающий», ког­ да источником запроса на передачу информации является само устройство-адресат, и «тянущий», когда источником запроса на передачу информации является содержащие эту информацию ком­ пьютер или компьютерная сеть. Вторая задача заключается в авто­ матизации процедуры фактической передачи соответствующего массива информации после того, как решение о ее передаче уже принято. Передача массива данных из центрального компьютера или ком­ пьютерной сети в потребляющее устройство — это многофазная процедура. Для этой процедуры устанавливаются следующие фазы: • передача на компьютер или на компьютерную сеть кода ко­ манды, которая устанавливает режим работы самой системы;

• передача дополнительной информации, которая устанавли­ вает режим работы сопряжения с данным абонентом;

• передача самого информационного массива. Примером информации, передаваемой на первой стадии про­ цедуры обмена, могут служить сложные команды типа «поиск в библиотеке», «запись в библиотеку», «вывод на записывающее устройство», «ввод управляющей программы», «индикация управ­ ляющей программы» и др. Примером информации, передаваемой на второй стадии про­ цедуры обмена, может служить дополнительная информация типа номеров текущей и последующей партий, детали, программоно­ сителя, на который производится запись, фактического числа год­ ных и бракованных деталей, код сменяемого инструмента, объем запланированного выпуска и др. Руководящий технический материал. Общий случай многофаз­ ного обмена информацией в станочных комплексах регламенти­ руется разработанным в свое время руководящим техническим материалом (РТМ), который действует до настоящего времени. Этот РТМ ориентирован на международные стандарты и исполь­ зует трехбуквенную английскую мнемонику. Согласно этому РТМ любой потребитель информации в любой момент времени может инициировать установление с ним связи в целях передачи инфор­ мации. Но фактическая передача информации с использованием установленной связи будет происходить только, если от вызывае мого устройства будет получено подтверждение его готовности к приему. Согласно этому РТМ, фраза языка, на котором происходит обмен, регламентирована и имеет вид, показанный на рис. 4.11. В предлагаемом данным РТМ языке обмена сообщениями пре­ дусмотрены следующие типы передачи: А — сигнал приемнику о прерванной передаче и отмене ранее переданной информации;

С — сигнал приемнику о том, что передаваемое сообщение является командой;

D — сигнал приемнику о том, что передаваемое сообщение является данными;

N — отрицательный ответ;

и — запрос на передачу незапланированных данных. Предусмотрены также следующие подтипы передач: NAM — имя;

STA — состояние;

MSG — сообщение;

ЕХЕ — команда «выполнить»;

ISO — управляющая программа для станков с ЧПУ;

BIN — блок программного обеспечения;

RET — управляющая программа для робота;

TST — тестовое обеспечение;

INS — результаты измерений;

BCL — плановое задание;

KNL — карта наладки. Предусматриваются также следующие расширения команд. Для подтипа передач STA: ALL — полное описание состояния;

FRO — корректировка значения подачи;

PRG — закончена или нет отработка управляющей профаммы;

SSO — корректировка частоты вращения шпинделя;

/ИдентиД /Иденти-\ / / Подтип ' фикатор \ / фикатор \ / Тип передачи, I передат- /' \ прием- / ' \ передачи / j \ г чика / \ ника / \ / V Формат данных Блок данных Расши­ рение (команды) Рис. 4.П. Структура фразы обмена с устройствами управления ENC — передача кодированного блока данных. Для подтипа передач ЕХЕ: АХО — начальное смещение осей;

CYC, п — работа в автоматическом цикле;

п = О — начать, п = = 1 — прекратить;

BLK, п — работа в режиме покадровой отработки;

п = 1 — начать, п = О — прекратить;

ССР, п, R =... или D =... — компенсация радиуса или диамет­ ра инструмента;

п — номер позиции в магазине;

ЕХС — перегрузить налеты;

FRO — коррекция подачи;

SSO — коррекция частоты вращения шпинделя;

TLD, Т,..., L,..., R,..., F,..., S,..., А — данные об инстру­ менте, а именно, идентификатор инструмента, его длина, ра­ диус, коррекция подач и частоты вращения шпинделя, стой­ кость;

ТОР, Т — коррекция на инструмент, заданный идентификато­ ром. При отрицательных ответах поле расширения команд исполь­ зуется для указания причин этого. В качестве причин отрицатель­ ного ответа предусмотрены следующие: CNE — команда невыполнима;

DNE — данные недостаточны;

DNA — данные не готовы;

FNU — функция не используется;

SNA — состояние не известно;

SNR — система не готова;

FNF — файл не найден. Проставив требуемые коды из приведенного перечня в струк­ туру фразы, изображенную на рис. 4.11, получим конкретное зна­ чение передаваемого сообщения.

Контрольные вопросы 1. На какие категории подразделяют все станки с точки зрения их эксплуатационных возможностей? 2. Как классифицируются все детали, изготовляемые на металлоре­ жущих станках? 3. Какие цели преследуют автоматизация отдельного станка и автома­ тизация комплексов станков? 4. Что характерно для ручного, а что для автоматического управления станками? 5. Какие в настоящее время различают основные типы автоматиче­ ского управления в машиностроении? 6. В чем заключаются методы прямого и непрямого копирования при­ менительно к металлорежущим станкам? 7. Каковы основные недостатки методов копирования? 8. Какого рода информацию необходимо сообщать устройству ЧПУ станка? 9. Что такое задача интерполяции для систем ЧПУ? 10. Как осуществляются линейная и круговая (дуговая) интерполя­ ции по методу оценочной функции? 11. Какие рабочие режимы характерны для современных систем ЧПУ? 12. Назовите типовые конструктивные элементы применительно к токарной обработке деталей типа тел вращения и применительно к фре­ зерной обработке. 13. Что такое агрегатные станки? 14. Каковы основные недостатки релейно-контактных схем, реализу­ ющих управление автоматическими циклами? 15. Какая архитектура характерна для программируемого логического контроллера? 16. Назовите источники входных сигналов и адресаты выходных сиг­ налов для программируемого логического контроллера. 17. Чем разрядная сетка программируемого логического контроллера отличается от разрядной сетки универсального персонального компь­ ютера? 18. Чем система команд программируемого логического контроллера отличается от системы команд универсального персонального компью­ тера? 19. В чем заключается процедура «привязки» программируемого логи­ ческого контроллера к тому или иному конкретному производственному объекту? 20. Что такое локальные вычислительные сети? 21. Перечислите базовые средства локальных вычислительных сетей, используемые для реализации передачи информации. 22. Что называют структурой локальных вычислительных сетей? 23. Какие существуют методы передачи информации в локальных вы­ числительных сетях? 24. Что называют методами адресации и выборки информационных сигналов в локальных вычислительных сетях? 25. На какие разновидности подразделяются структуры локальных вычислительных сетей? 26. Что такое стандарт ISO —OSI? 27. Каковы функции мониторинга на современных станочных комп­ лексах? 28. Какая по содержанию информация вырабатывается в результате работы системы мониторинга? 29. Дайте определение «толкающему» и «тянущему» режимам в задаче диспетчеризации производственного процесса. 30. Какой вид должна иметь фраза языка, на котором происходит об­ мен информацией с центральным компьютером?

ГЛАВА ГИБКИЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ 5. 1. Основные понятия и классификация автоматических линий в машиностроении Автоматические линии являются традиционным и наиболее часто применяемым средством автоматизации производственных про­ цессов в машиностроении, характеризующихся большим (круп­ носерийным или массовым) масштабом выпуска. Они представ­ ляют собой цепочку автоматического оборудования — станков, установленных согласно технологическому процессу и соединен­ ных между собой транспортирующими устройствами либо непос­ редственно, либо через разнообразные промежуточные компонен­ ты. Сюда же следует отнести и агрегатные станки, которые ком­ понуются из самостоятельных унифицированных и специальных узлов и деталей путем объединения их в единый агрегат, пред­ ставляющий собой единый производственный комплекс. Для аг­ регатных станков характерны единые для каждого станка системы загрузки, выгрузки, управления и контроля. Агрегатный станок можно рассматривать как автоматическую линию, выполненную на одной станине. По т е х н о л о г и ч е с к о м у п р и з н а к у различают линии ме­ ханической обработки, сборки, сварки, окраски, выполнения за­ готовительных операций, автоматического контроля и испытаний, термообработки и др. Если линия включает рабочие позиции, подразумевающие не­ обходимость участия человека в выполнении тех или иных опера­ ций обработки, то она называется не автоматической, а автома­ тизированной. По-разному строятся и управляются собственно автоматиче­ ские и роторные линии. На а в т о м а т и ч е с к о й л и н и и процессы обработки и транс­ портировки деталей чередуются и осуществляются прерывно, т.е. заготовка перемещается между рабочими позициями, затем за­ крепляется на рабочих позициях, где и производится выполнение соответствующей операции. В случае р о т о р н о й л и н и и обработка совмещена с про­ цессом перемещения заготовки. Роторные линии компонуются из загрузочных, транспортных и рабочих (технологических) роторов. Рабочий ротор представляет собой непрерывно вращающийся стол, по периферии которого устанавливаются детали. Над столом уста­ навливаются соответствующие инструментальные блоки, которые вращаются синхронно с вращением рабочего стола. Эти инстру­ ментальные блоки осуществляют рабочие движения под воздей­ ствием копира. Роторные и роторно-конвейерные линии обеспечивают вы­ сокую производительность, но обычно предназначаются для вы­ полнения лишь простейших операций, не требующих высокой точности, таких как прошивка, резка, дозировка и др. Такие линии нашли свое применение главным образом в пищевой, и электротехнической промышленности, а также в производстве боеприпасов для обработки простых деталей без снятия струж­ ки методами штамповки, выдавливания, пайки, дозировки и др. В традиционных автоматических линиях металлорежущих стан­ ков и в роторных или роторно-конвейерных линиях независимо от того, осуществляется ли там прерывная или непрерывная об­ работка деталей, задачи систем приема, обработки и использова­ ния информации сводятся в основном к задачам управления ав­ томатическим циклом и задачам мониторинга. Виды обработки деталей. В зависимости от вида заготовки на технологическом оборудовании автоматической линии осуществля­ ется либо бесспутниковая обработка детали, либо ее обработка в приспособлениях-спутниках. В обоих этих случаях транспортирую­ щие устройства выносятся за пределы рабочих зон станков. Б е с с п у т н и к о в а я обработка применяется тогда, когда транспортировка, ориентация и закрепление деталей на рабочих позициях не вызывают затруднений. К деталям, пригодным для бесспутниковой обработки, относятся различного рода валы и дис­ ки. Для автоматизации транспортировки и обработки деталей слож­ ной или неудобной конфигурации, главным образом литых, при­ меняются с п у т н и к о в ы е линии. На таких линиях детали уста­ навливаются в специальные приспособления — спутники. Спут­ ник перемещается вместе с заготовкой по всем позициям обра­ ботки, вплоть до последней, а сама заготовка остается жестко зак­ репленной в спутнике. На рис. 5.1 изображена принципиальная схема компоновки тра­ диционной автоматической линии с прохождением заготовки и полуфабриката в процессе механической обработки через рабо­ чие зоны станков. На этом рисунке цифрой 1 обозначен сквозной конвейер для межстаночной транспортировки, а также для транспортировки на входе и на выходе. Цифрами 2 обозначены станки, образующие данную автоматическую линию. Рис. 5.1. Структурная схема автоматической линии с прохождением дета­ ли через рабочие зоны: 1 — межстаночный конвейер;

2 — станки На рис. 5.2 изображена компоновка автоматической линии с неоднократным прохождением детали через рабочие зоны стан­ ков благодаря возврату полуфабриката детали вместе с приспо­ соблением-спутником к началу автоматической линии. На этом рисунке цифрой 1 обозначены станки, входящие в линию, цифрой 5 — конвейер межстаночной транспортировки, а цифрой 4— конвейер возврата приспособления-спутника с полу­ фабрикатом детали к началу автоматической линии. Входом авто­ матической линии является позиция загрузки 2, а выходом — позиция выгрузки 3, Стрелкой показано направление движения полуфабриката детали вместе с приспособлением-спутником. Классификация автоматических линий. Автоматические линии, у которых детали с выхода предыдущей рабочей позиции непос­ редственно, т.е. без каких бы то ни было промежуточных накопи­ тельных устройств, поступают на входы последующей рабочей позиции, называются автоматическими линиями с жесткой свя­ зью.

_, / J / / -— \ \ 4 \ \ Г » U\.I " " 1^ Т^ Рис. 5.2. Структурная схема автоматической линии с возвратом детали к началу обработки: / — станок;

2 — позиция загрузки;

3 — позиция выгрузки;

4 — конвейер возвра" та;

5 — конвейер межстаночной транспортировки Автоматические линии, у которых детали с выхода предьщушей рабочей позиции поступают на входы последующей рабочей позиции через некоторые промежуточные устройства типа бунке­ ров и накопителей, называются автоматическими линиями с гиб­ кой связью. Автоматическая линия компонуется под определенный вид транспорта и связывается с ним устройствами загрузки (про­ мышленными роботами, лотками, склизами, подъемниками и др.). В состав автоматической линии наряду с рабочими должны также входить и холостые позиции, которые используются для осмотра и обслуживания. Автоматические линии могут быть предназначены для обра­ ботки детали одного наименования. Такие автоматические линии называются непереналаживаемыми. Характерным примером явля­ ются традиционные непереналаживаемые автоматические линии, например, в автомобильной, подшипниковой, инструментальной и электротехнической промышленности Автоматические линии могут быть предназначены и для обра­ ботки деталей нескольких наименований. Такие автоматические линии называются переналаживаемыми. Характерным примером практически применяемого автоматического оборудования тако­ го типа являются переналаживаемые автоматические линии в стан­ костроительной, радиоэлектронной или авиационной промыш­ ленности. Переналадка автоматической линии. Следует иметь в виду, что переналадка автоматической линии на обработку детали другого наименования не сводится только к изменению автоматического цикла работы базового технологического оборудования. Даже в случае использования в качестве такого оборудования станков с ЧПУ переналадка автоматической линии на обработку детали дру­ гого наименования не сводится только к замене управляющих программ для этих станков. Необходимо также переналадить, а в случае необходимости, заменить режущие инструменты и оснаст­ ку, систему упоров, а также транспортирующие, накопительные, контрольные и ориентирующие устройства. После переналадки автоматическая линия должна быть заново сбалансирована, т.е. нужно добиться, чтобы производительности предьщущих и пос­ ледующих позиций были равны. Иногда для этого требуется по­ ставить дополнительное технологическое оборудование в парал­ лель к уже действующему. В связи с этим нужно учитывать, что на любой переналажива­ емой автоматической линии независимо от времени и трудоемко­ сти ее переналадки на обработку детали другого наименования можно обрабатывать лишь детали закрытых технологических се­ мейств. Детали разных наименований, но относящиеся к одному и тому же закрытому технологическому семейству, характеризу ются высокой степенью конструктивного и технологического по­ добия. Примером могут служить варианты блоков цилиндров ав­ томобильных двигателей на четыре и шесть цилиндров и на раз­ личные диаметры расточек под рабочие гильзы, взятые из уста­ новленного размерного ряда. Принадлежность деталей разных наи­ менований к одному и тому же закрытому технологическому се­ мейству дает возможность при переналадке использовать автома­ тическую линию, не меняя базовых станков, а также числа и вза­ имного расположения рабочих позиций. Процесс переналадки автоматической линии на обработку де­ тали другого наименования независимо от его длительности и содержания сводится к выполнению следующих процедур: 1) необходимо остановить поток деталей прежнего наимено­ вания на входе автоматической линии;

2) необходимо дать потоку деталей прежнего наименования закончить обработку на всех рабочих позициях и сойти с выхода автоматической линии;

3) необходимо переналадить автоматическую линию;

4) необходимо перекомпоновать рабочие бригады, связанные с данной автоматической линией;

5) необходимо снова запустить уже переналаженную автома­ тическую линию при новом составе рабочих бригад, связанных с нею;

6) необходимо подать на вход автоматической линии поток деталей нового наименования. Таким образом, переход переналаживаемой автоматической линии на обработку детали какого-либо другого наименования Информация для автоматических линий 1 Информация заготови­ тельных операций 1 Информация сварки Информация сборки и окраски Информация других переделов Информация механо­ обработки Информация непереналаживаемых линий Информация линий для групповой обработки Информация гибких линий Информация линий спутниковой обработки Информация линий бесспутниковой обработки Рис. 5.3. Классификация информации для управления автоматическими линиями предусматривает полную остановку линии, хотя трудоемкость и длительность производимой переналадки фактически могут быть различными. Классификация информации, собираемой, обрабатываемой и используемой на автоматических линиях различного типа, приве­ дена на рис. 5.3. Информация, обрабатываемая и используемая в традицион­ ных автоматических линиях, может поступать от различных дат­ чиков, обрабатываться по своему характерному алгоритму и далее поступать на различные устройства индикации и исполнительные механизмы. Эта информация может собираться с объекта управ­ ления и выдаваться на исполнительные механизмы с различной периодичностью и на основании различных условий. 5.2. Загрузочно-разгрузочные устройства автоматических линий в машиностроении Загрузочно-разгрузочные устройства станков, встраиваемых в автоматические линии, предназначены для автоматической уста­ новки заготовок или полуфабрикатов деталей в зажимные при­ способления в рабочую зону данного станка или для снятия отту­ да этих заготовок или полуфабрикатов. В конструкциях загрузочно-разгрузочных устройств станков, встраиваемых в автоматические линии, должны, с одной сторо­ ны, учитываться особенности автоматизируемого с помощью дан­ ного устройства станка, а с другой стороны, особенности конст­ рукции устройств транспортировки, связанных с данным стан­ ком. Конструкция этих загрузочно-разгрузочных устройств зави­ сит также от типа и размеров применяемой заготовки, требуемой точности ее обработки, заданной производительности и других факторов. Вместе с тем загрузочно-разгрузочные устройства стан­ ков, встраиваемых в автоматические линии, какова бы ни была конструкция этих устройств, должны удовлетворять следующим требованиям: • обеспечение минимума времени выполнения операции по раз­ грузке и выгрузке детали;

• обеспечение высокой безотказности работы, а также высокой долговечности и ремонтоспособности;

• обеспечение требуемой точности установки в зажимном при­ способлении;

• исключение появления на детали в результате загрузки и вы­ грузки дополнительных дефектов типа забоин, щербин, вмятин, сколов и т.д. Типовые компоновки систем «станок—загрузочно-разгрузочное устройство». Одна из таких компоновок предусматривает встраи вание загрузочно-разгрузочного устройства в станок. При этом осуществляется общий привод механизмов станка и такого загру­ зочно-разгрузочного устройства. Примером здесь может служить автооператор, осуществляющий загрузку и разгрузку токарного автомата цилиндрическими заготовками из подводящего наклон­ ного лотка. Такая компоновка применима для всех типов станков, когда используются ориентированные штучные заготовки отно­ сительно небольшой массы. При этой компоновке достигается простота конструкции загрузочно-разгрузочного устройства и со­ ответствующие этому меньшая металлоемкость и сокращение тре­ буемых производственных площадей. Однако использование та­ кой компоновки ведет к меньшей универсализации конструкции, ограничениям в накоплении заготовок и затруднениям в уборке стружки и защите от смазывающе-охлаждающей жидкости. Другая из возможных компоновок предусматривает установку загрузочно-разгрузочного устройства рядом со станком, предназ­ наченным для однопроходной обработки. Общий привод механиз­ мов станка и такого загрузочно-разгрузочного устройства при этом не осуществляется. Примером здесь может служить бункерное вал­ ковое устройство, осуществляющее загрузку и разгрузку «столба» подшипниковых колец, обрабатываемых на бесцентровом круглошлифовальном автомате для наружного шлифования за один сквозной проход. Загрузочно-]разгрузочные устройства такой ком­ поновки могут применяться для всех типов станков, когда ис­ пользуются ориентированные штучные заготовки относительно небольшой или средней массы. В этом случае обеспечивается воз­ можность раздельной наладки как станка, так и подобного уст­ ройства, осуществляющего загрузку и разгрузку, а также возмож­ ность использования унифицированных узлов и большее удобство уборки стружки и защиты от смазывающе-охлаждающей жидко­ сти. Однако применение такой компоновки ведет к усложнению конструкции и к большей металлоемкости, а также требует боль­ ших производственных площадей. Наконец, третья типовая компоновка предусматривает уста­ новку загрузочно-разгрузочного устройства рядом со станком, предназначенным для многопроходной обработки. Зафузочно-разгрузочные устройства при использовании такой компоновки мо­ гут применяться для всех типов станков, когда штучные заготов­ ки относительно небольшой или средней массы обрабатываются партиями за несколько проходов без изменения своей ориента­ ции. Общий привод механизмов станка и такого загрузочно-раз­ грузочного устройства при этом также не осуществляется. Харак­ терная особенность компоновки такого рода загрузочно-разгру­ зочного устройств по сравнению со второй типовой компоновкой заключается в том, что неотъемлемой частью этих устройств яв­ ляется наличие лотков, возвращающих поток деталей с выхода станка на его вход, а также необходимых для такого возврата подъемников, большей частью гидравлических. Многопроходная обработка на одном станке ведет к экономии площади по сравне­ нию с использованием в автоматической линии нескольких пос­ ледовательно установленных однопроходных станков. Однако при этом требуется специальная конструкция как самого загрузочноразгрузочного устройства, так и устройств для транспортировки, ориентированная на определенный тип заготовки. Классификация заготовок. С точки зрения автоматизации зафузки на станок все заготовки, поступающие на обработку на данном станке, определенным образом классифицируются. Заготовки деталей типа тел вращения (в том числе предназна­ ченные как для токарной или шлифовальной обработки, так и для выполнения наряду с токарной или шлифовальной обработ­ кой фрезерных или сверлильных операций) можно подразделить следующим образом: • симметричные детали, имеющие кроме оси симметрии, со­ впадающей с осью вращения, также и плоскость симметрии, пер­ пендикулярную этой оси. Примером могут служить простые дета­ ли типа сплошного цилиндра, детали с одинаковыми концами, втулки, заготовки блоков шестерен и т.п. Здесь первичная ориен­ тация заготовки заключается в совмещении ее осей вращения и симметрии, а вторичная ориентация не требуется;

• симметричные детали, имеющие только ось симметрии, со­ впадающую с осью вращения, и не имеющие плоскости симмет­ рии, перпендикулярной к этой оси. Примером могут служить ци­ линдрические детали с неодинаковыми концами, детали с кони­ ческими поверхностями, наружными или внутренними, детали с резьбовым концом, детали с глухими отверстиями, направлен­ ными вдоль оси вращения, и т.п. Здесь первоначальная ориента­ ция заключается в совмещении осей вращения и симметрии, а вторичная ориентация, в случае ее необходимости, заключается в повороте заготовки на 180";

• детали, имеющие кроме оси симметрии, совпадающей с осью вращения, также и две плоскости симметрии: совпадающую с этой осью и перпендикулярную этой оси. Примером могут служить, помимо простых деталей типа сплошного цилиндра и деталей с одинаковыми концами, также и детали типа круглых крышек и фланцев, детали с просверленными перпендикулярно оси враще­ ния отверстиями и т. п. Здесь первоначальная ориентация заклю­ чается в совмещении осей вращения и симметрии, а вторичная ориентация — в обязательном последующем повороте заготовки на ISO** в плоскости, перпендикулярной этой оси;

• детали, имеющие ось симметрии, совпадающую с осью вра­ щения, и только одну плоскость симметрии, также совпадающую с этой осью. Примером могут служить цилиндрические детали с фланцами и расположенными по центру глухими пазами, детали с лысками, шпоночными пазами и т. п. Здесь необходимы три сту­ пени ориентации: после первичной ориентации, ведущей к со­ вмещению оси симметрии с осью вращения, осуществляется вто­ ричная ориентация, заключающаяся в необходимости повернуть заготовку в горизонтальной плоскости на 180% а затем произво­ дится третья ступень ориентации, заключающаяся в повороте за­ готовки в этой плоскости на требуемый угол. Заготовки плоских деталей (в том числе объемных корпусных) можно подразделить следующим образом: • детали, имеющие три плоскости симметрии, причем все три координатных размера существенно отличаются друг от друга. Для таких заготовок следует применять однократную ориентацию;

• детали, имеющие две или три плоскости симметрии, причем два из трех координатных размеров равны или близки друг к другу. Такие заготовки поворачивают в одной плоскости на один и тот же угол, составляющий либо 90°, либо 180°, а затем осуществля­ ют соответствующую вторичную ориентацию;

• детали, имеющие две плоскости симметрии, причем два из трех координатных размеров близки друг к другу. Такие заготовки также поворачивают в одной плоскости, но на разные углы, со­ ставляющие либо 90°, либо 180°, либо 270°, а затем осуществляют соответствующую вторичную ориентацию;

• детали, имеющие только одну плоскость симметрии, причем все три координатных размера существенно отличаются друг от друга. Такие заготовки поворачивают в двух координатных плос­ костях на один и тот же угол. Вторичная ориентация и в этом случае необходима;

• детали, имеющие только одну плоскость симметрии, причем все три координатных размера близки друг к другу. Заготовки в этом случае следует поворачивать в двух координатных плоско­ стях, причем в одной координатной плоскости на один и тот же угол, а в другой координатной плоскости — на разные углы, со­ ставляющие либо 90°, либо 180°, либо 270°. Соответствующая вто­ ричная ориентация при этом является необходимой. Классификация заготовок приведена на рис. 5.4. Промышленные роботы. В современных устройствах загрузки и выгрузки во все более широких масштабах применяются промыш­ ленные роботы. Они обеспечивают выполнение тех требований, которые предъявляются к устройствам загрузки и выгрузки стан­ ков, и способны использоваться для всех видов заготовок, ис­ пользуемых в современном машиностроении — для проката, для упаковок, для отливок, для заготовок, полученных штамповкой и сваркой. В настоящее время промышленные роботы могут обеспечить выполнение следующих функций: Все типы заготовок I Типа тел вращения, в том числе несимметричные Плоские, в том числе объемные литые Имеющие три плоскости симметрии при существенно отличающихся друг от друга координатных размерах Имеющие две или три плоскости симметрии при двух близких друг к другу координатных размерах Имеющие две плоскости симметрии при близких друг к другу координатных размерах Имеющие одну плоскость симметрии при трех отличающихся друг от друга координатных размерах Имеющие одну плоскость симметрии при двух близких друг к другу координатных размерах С одной плоскостью симметрии, перпендикулярной оси вращения Имеющие только ось вращения Имеющие две плоскости симметрии: проходящую через ось вращения и перпендикулярную ей Имеющие только одну плоскость симметрии, проходящую через ось вращения Рис. 5.4. Классификация заготовок по способам их автоматической загрузки • установка заранее ориентированных заготовок в зажимное при­ способление в рабочую зону станков;

• снятие обработанных деталей со станка и укладка их в устрой­ ство транспортировки или же раскладка в тару;

• кантование заготовок на заданный угол;

• синхронизация работ по загрузке-выгрузке и обработке дета­ ли путем генерации и выдачи соответствующих командных сигна­ лов;

• межстаночное транспортирование;

• автоматическая смена технологической оснастки и режущего инструмента. Уменьшение потерь времени на загрузку-выгрузку можно обес­ печить как увеличением скорости движений рабочих органов ро­ бота, так и применением соответствующих конструктивных и ком поновочных решений, обеспечивающих выполнение движений по загрузке-выгрузке за время работы самого станка по выполнению тех или иных операций. К таким конструктивным и компоновоч­ ным решениям относятся использование двухзахватных устройств, роботов с двумя манипуляторами, установка между роботом и станком двух- и многоместных промежуточных позиций и др. Общие требования к деталям, загружаемым с помощью спе­ циальных, специализированных и целевых промышленных робо­ тов, можно свести к следующему: • детали должны иметь однородные по форме и расположению поверхности, используемые для захвата и базировки;

• детали должны иметь ясно выраженные конструктивные и технологические базы и признаки ориентации;

• масса деталей должна находиться в пределах от 10 до 500 кг. Более легкие детали оказывается возможным и целесообраз­ ным загружать в зажимные приспособления рабочих зон станков с помощью обычньЕх устройств типа вибробункеров. Зачастую также оказывается более эффективной ручная загрузка и выгрузка. Для деталей с массой, превышающей 500 кг, требуется создавать про­ мышленные роботы специальной конструкции. С помощью промышленных роботов практически загружают следующие типоразмеры заготовок: • диски, фланцы, кольцй, заготовки блоков зубчатых колес диаметром от 25 до 320 мм и массой от 30 до 150 кг;

• гильзы, стаканы и втулки диаметром от 40 до 500 мм и массой до 500 кг;

• прямоосные гладкие и ступенчатые валы диаметром от 30 до 160 мм и массой от 50 до 160 кг. • планки высотой от 30 до 200 мм и массой до 25 кг;

• шпонки высотой до 300 мм и массой до 65 кг;

• крышки прямоугольные высотой до 500 мм и массой до 160 кг;

• корпуса простой, большей частью, прямоугольной формы высотой до 500 мм и массой до 250 кг.

5.3. Гибкость автоматических линий машиностроения Для современного машиностроительного производства харак­ терно следующее: • быстрое обновление продукции и сокраш[ение жизненного цикла изделий;

• расширение номенклатурного ряда изделий, имеющее целью удовлетворение запросов потребителей;

• повышение качества и конкурентоспособности изделий;

• усиление влияния социальных и демографических факторов;

• дефицит и дороговизна квалифицированного труда;

• необходимость учета экологических факторов. Для успешного решения всех этих задач необходимо, чтобы технологическое оборудование, будучи высокопроизводительным и обеспечивая требуемую точность, было способно к переналадке в процессе его эксплуатации при смене выпускаемого изделия. Такую автоматическую линию, которая может обрабатывать не одну деталь, а целую номенклатуру деталей, но в точности изве­ стных на этапе проектирования, принято называть переналажива­ емой автоматической линией (ПАЛ). Гибкой автоматической линией машиностроения (ГАЛ) приня­ то называть такую автоматическую линию, которая может обра­ батывать новую номенклатуру деталей, не известных в точности на этапе проектирования данной линии. Ограничения в назначе­ нии такой номенклатуры заключаются в том, что принятые к об­ работке на данной линии новые детали должны соответствовать техническим характеристикам данной линии. Например, на авто­ матической линии, изначально предназначенной для токарной обработки, нельзя обрабатывать корпусные детали, а на автома­ тической линии, изначально предназначенной для обработки мел­ ких и легких деталей, нельзя обрабатывать крупные и массивные детали. Кроме того, хотя обрабатываемые детали и не совпадают в точности с деталями, которые имелись в виду при проектирова­ нии данной автоматической линии, они должны быть аналогич­ ны им, т.е. обладать по сравнению с ними большой степенью конструктивного и технологического подобия. Это позволит при обработке деталей из новой номенклатуры исходить из имеющих­ ся станков и заданного числа рабочих позиций. Гибкость современной автоматической линии есть сложное многогранное понятие, которое следует рассматривать с несколь­ ких точек зрения. Конструкционная гибкость — это возможность использования при проектировании автоматической линии унифицированных деталей и даже целых узлов, уже применявшихся при создании автоматических линий. Возможность такого многократного исполь­ зования уже применявшихся элементов конструкций является прямым следствием принципа агрегатирования. Под конструкци­ онной гибкостью автоматической линии следует также понимать ее способность к быстрому и не требующему больших трудозатрат перепроектированию ее оборудования для производства заданных типов деталей. Технологическая гибкость автоматической линии — это способ­ ность к выполнению ряда новых, не задаваемых на этапе проек­ тирования, технологических переходов. Эти переходы, как прави­ ло, выполняются на рабочих позициях данной автоматической линии с требуемой точностью. Но в процессе эксплуатации авто матической линии зачастую оказывается необходимым выполнять такие новые технологические переходы, для которых требуется встраивание новых станков, а также внесение изменений в транс­ портную систему и систему управления линией. Структурная гибкость автоматической линии — это возмож­ ность модификации данной автоматической линии за счет введе­ ния новых технологических модулей и агрегатных станков, а так­ же устройств транспортировки и загрузки-выгрузки. Гибкость автоматической линии по объему выпуска — это спо­ собность эффективно функционировать при разных объемах про­ изводства. Операционная гибкость автоматической линии — это способ­ ность к наладке тех или иных рабочих позиций на автономное управление режимами их функционирования и длительностью соответствующих рабочих циклов. Если первые переналаживаемые автоматические линии были ориентированы, как правило, на ручную переналадку на два-три наименования деталей, то современные переналаживаемые авто­ матические линии ориентируются, как правило, на автоматиче­ скую переналадку на выпуск любой детали, если только она вхо­ дит в заранее определенную группу. Число деталей в такой группе по мере технического прогресса имеет тенденцию возрастать, а длительность периода между запускаемыми в обработку партиями деталей, как и величины этих партий, — уменьшаться. Гибкие автоматические линии машиностроения могут строиться по агрегатно-модульному принципу из комплектов унифициро­ ванных узлов, а могут снабжаться сменяемыми в процессе эксп­ луатации по программе шпиндельными головками, перемеш[аемыми по базе станка. Необходимо учитывать, что унификация узлов подачи вьщвигает свои специфические требования. Применение у н и ф и ц и р о в а н н ы х у з л о в подачи возмож­ но, если обрабатываются одноименные или одинаковые поверх­ ности на различных деталях или же если обрабатываются одно­ именные или одинаковые поверхности на одной и той же детали, но на разных режимах. При эксплуатации унифицированных узлов подачи возникают следующие три случая: • обрабатываются одинаковые поверхности различных деталей. Эти поверхности характеризуются одинаковыми конструктивны­ ми и технологическими параметрами, например при обработке отверстий под гильзы в блоках цилиндров автомобильных двига­ телей одинаковыми являются их длины, диаметры, требования по отклонениям от цилиндричности, параллельности, перпенди­ кулярности к базовой поверхности, шероховатости и др. Разница в расположении этих отверстий у различных блоков цилиндров здесь заключается только в расстоянии этих отверстий от базовой плоскости;

• обрабатываются различные поверхности у одной или у раз­ личных деталей. В этом случае обычно используются узлы, вклю­ чающие в работу различные инструментальные блоки, такие как револьверные шпиндельные бабки, поворотные шпиндельные головки и т.п. Это узлы, обеспечивающие последовательную и последовательно-параллельную обработку;

• обрабатывается одна и та же поверхность у одной детали, но режимы обработки во время эксплуатации данной автоматиче­ ской линии могут изменяться. В этом случае используемый сило­ вой узел подачи должен обладать определенными резервами, до­ пускающими изменение скоростей подач, как правило, заключа­ ющееся в их повышении. Геометрические характеристики выбранных унифицированных силовых узлов подачи оказывают влияние на точность получае­ мых поверхностей. Для оценки этого влияния используются раз­ личные аналитические методы, а также строятся математические модели, основанные на теории графов. Если гибкая автоматическая линия строится по агрегатно-модульному принципу из комплектов унифицированных узлов, то используются несколько многопозиционных продольно-поворот­ ных рабочих столов (обычно три восьмипозиционных рабочих сто­ ла), на которых устанавливаются многошпйндельные коробки или контролирующие датчики. Для установки многошпиндельных го­ ловок применяются также продольные столы и поворотные бара­ баны. Обрабатываемую деталь обычно устанавливают на специ­ альном столе, который может перемещаться в продольном на­ правлении и поворачиваться, для того чтобы обрабатываемая де­ таль могла переместиться с него на рабочий стол. Гибкие автоматические линии со с м е н я е м ы м и ш п и н ­ д е л ь н ы м и головками, перемещаемыми по программе по базе станка, могут обрабатывать детали нескольких наименований. Сме­ няемые в процессе эксплуатации шпиндельные головки хранятся на специальном складе, откуда они по специальной команде, вы­ рабатываемой системой управления линией, отыскиваются, пода­ ются и устанавливаются для обработки соответствующей детали. Сама эта обрабатываемая деталь устанавливается на рабочем столе стан­ ка. Склад сменяемых в процессе эксплуатации шпиндельных голо­ вок представляет собой систему конвейеров, укладчиков, кантова­ телей, подъемников и других устройств, обычно унифицирован­ ных, и в рамках подобной унификации характеризующихся раз­ личной физической природой и различной конструкцией. Транспортирующие устройства автоматических линий как непереналаживаемых, так и переналаживаемых гибких бывают сле­ дующих видов: • линейные шаговые не базе храповых механизмов с храповы­ ми перемещающими собачками;

• линейные шаговые не базе поворотных штанг и жестких пере­ мещающих штырей;

• линейные шаговые типа транспортеров-перекладчиков;

• поворотные с поворотом стола на 90° вокруг вертикальной оси;

• поворотные с поворотом стола на 180° вокруг вертикальной оси;

• поворотные с поворотом барабана на 90° вокруг горизонталь­ ной оси;

• поворотные с поворотом барабана на 180° вокруг горизон­ тальной оси.

5.4. Унифицированные узлы автоматических линий Унифицированные узлы для компоновки агрегатных станков и автоматических линий представляют собой единое целое. К насто­ ящему времени их численность составляет более 300 наименова­ ний. Обработка заготовок на агрегатных станках и автоматических линиях производится с помощью силовых узлов, к которым от­ носятся силовые головки, осуществляющие как движение пода­ чи, так и вращение шпинделей, а также силовые столы, осуще­ ствляющие только движение подачи. С и л о в ы е г о л о в к и обладают выдвижной пинолью и вы­ полняются либо с приводом от плоских кулачков, либо с гидрав­ лическим приводом. В обоих этих случаях силовые головки пред­ назначаются для выполнения сверлильно-расточных, резьбона­ резных и фрезерных работ при одно- и многошпиндельной обра­ ботке сравнительно небольших поверхностей. С и л о в ы е с т о л ы прямолинейного движения выполняются либо с электромеханическим, либо с гидравлическим приво­ дом и предназначены для установки узлов главного движения, таких как сверлильные или фрезерные бабки, или упорные угольники со шпиндельными коробками, а также зажимных при­ способлений. Силовые столы могут устанавливаться на гори­ зонтальную, вертикальную или наклонную станину при том ус­ ловии, что движение подачи или его вертикальная составляю­ щая направлены сверху вниз. Противоположное направление движения подачи или его вертикальной составляющей не до­ пускается. Другой важной разновидностью часто применяемых унифици­ рованных узлов агрегатных станков и автоматических линий явля ются ш п и н д е л ь н ы е у з л ы. Шпиндельные узлы подразделя­ ются на силовые бабки и многошпиндельные коробки. Силовые бабки по типу выполняемых ими операций подразде­ ляются на сверлильные, фрезерные и расточные. Существуют так­ же силовые бабки, предназначенные для выполнения некоторых специальных операций, таких, например, как подрезка торца или протачивание канавок для последующего выполнения расточных операций. Другой разновидностью силовых бабок являются револьверные бабки либо с веерным, либо параллельным расположением осей шпинделей. Револьверные силовые бабки с веерным расположе­ нием осей шпинделей предназначены для многопроходной обра­ ботки одной или нескольких заготовок с автоматической сменой инструмента. Револьверные силовые бабки с параллельным рас­ положением осей шпинделей предназначены для окончательной обработки одного отверстия несколькими инструментами за не­ сколько проходов. В отличие от силовых столов, револьверные си­ ловые бабки могут монтироваться таким образом, чтобы их рабо­ чая подача или же ее вертикальная составляющая были направле­ ны снизу вверх. Однако соответствующий угол наклона не должен превышать 15°. Многошпиндельные коробки применяются для оснащения сило­ вых головок при одновременной обработке нескольких поверхно­ стей одним силовым узлом. В комплект многошпиндельной голов­ ки обычно входят комплект корпусных деталей, комплекты шпин­ делей и промежуточных валов, комплект привода с электродвига­ телем, зубчатые колеса и система смазки. Многошпиндельные го­ ловки проектируют из унифицированных деталей в соответствии с конкретным технологическим процессом. У многошпиндельных коробок, как у законченных узлов, унифицированы только при­ соединительные размеры. Унифицируются также элементы отдельных деталей, входя­ щих в многошпиндельные коробки, например концы шпинде­ лей. По характеру выполняемых работ многошпиндельные короб­ ки, также как и силовые бабки, подразделяются на три группы. К многошпиндельным коробкам сверлильной группы относятся: • многошпиндельные сверлильные коробки, предназначенные для выполнения всех видов сверлильных работ, но не способные выполнять резьбонарезание;

• комбинированные многошпиндельные сверлильно-резьбонарезные коробки, предназначенные для выполнения всех видов сверлильных работ, а также операций резьбонарезания;

• многошпиндельные резьбонарезные коробки, предназначен­ ные только для выполнения операций резьбонарезания;

• многошпиндельные коробки специального назначения.

Многошпиндельные коробки сверлильной группы обеспечи­ вают выполнение таких операций, как сверление, зенкерование, развертывание и резьбонарезание. К многошпиндельным коробкам расточной группы относятся: • сверлильные бабки, компонуемые из унифицированных эле­ ментов шпиндельных узлов;

• многошпиндельные сверлильные, расточные и подрезочно-расточные бабки, компонуемые из унифицированных элементов одношпиндельного исполнения и элементов шпиндельных коробок;

• расточные коробки специального назначения. Многошпиндельные коробки расточной группы обеспечивают выполнение таких операций, как сверление без кондуктора, рас­ тачивание, зенкерование, развертывание, подрезку торцев и т.п. К фрезерной группе относятся многошпиндельные коробки специального назначения. У всех многошпиндельных коробок унифицированы размеры и входящие в них детали, такие как корпуса, промежуточные валы, привода и др. К у н и ф и ц и р о в а н н ы м б а з о в ы м у з л а м и деталям относятся в первую очередь средние или центральные станины. К ним могут присоединяться боковые станины, непосредственно на которые устанавливаются силовые столы прямолинейного дви­ жения, а также станины-подставки, на которые устанавливаются стойки или колонны для установки силовых столов прямолиней­ ного движения. Для установки на силовых столах многошпиндельных коробок используются различные упорные угольники. Ширина привалочной плоскости угольника принимается равной соответствующему габаритному размеру данного силового стола, а ширина привалочной плоскости угольника под данную многошпиндельную ко­ робку соответствует габаритному размеру следующего из унифи­ цированного ряда силового стола. Среди транспортных узлов в настоящее время унифицированы следующие: • столы делительные встраиваемые без стружкосборника;

• столы делительные встраиваемые со стружкосборником;

• столы делительные накладные со стружкосборником. Накладные и встраиваемые делительные столы предназначены для периодического перемещения детали, обрабатываемой на дан­ ном агрегатном станке или данной автоматической линии, на сле­ дующую рабочую позицию с требуемой фиксацией этой детали на данной позиции. Соответствующая классификация унифицированных узлов аг­ регатных станков и автоматических линий приведена на рис. 5.5. Для компоновки агрегатных станков и автоматических линий наряду с унифицированными используются также и с п е ц и а л ь Унифрщированные узлы агрегатных станков и автоматических линий Силовые Силовые головки С кулачковым приводом Сгидро­ приводом Ч Силовые столы Электро­ механические Сгидро­ приводом I Шпиндельные Силовые бабки Сверлильные т Базовые Н Н Станины Боковые Подставки J Транспортные Столы 1 делительные Встраиваемый Н со стружкосборником Встраиваемый И без стружкосборника Ц Накладной со стружкосборником [А Фрезерные Н Н Расточные Револьверные с веерным располо­ жением шпинделей Револьверные с параллель­ ным располо­ жением шпинделей МногоЧ шпиндельные коробки Колонны Угольники Рис. 5.5. Классификация унифицированных узлов агрегатных станков и автоматических линий н ы е у з л ы, построенные на основе типовых конструктивных ре­ шений из унифицированных элементов и деталей. Одними из важнейших узлов такого рода являются шпиндельные. Эти узлы должны обеспечить передачу вращательного движе­ ния от привода с исполнительным электродвигателем к рабочим органам, представляющим собой обычно многошпиндельные ко­ робки или насадки. Шпиндельная насадка отличается от шпин­ дельной коробки тем, что она насаживается на пиноль соответ­ ствующей силовой головки и перемещается вдоль оси этой пиноли вместе с ней. При переходе к другой заготовке положение шпин­ делей у насадки может в определенных пределах регулироваться. Шпиндельная же коробка крепится к силовому столу либо непос­ редственно, либо через посредство установочной плиты или уголь­ ника. Для направления режущего инструмента в автоматических ли­ ниях и агрегатных станках используют различного рода кондук­ торные плиты и поддержки, называемые также люнетами. Кондукторные плиты, в свою очередь, подразделяются на не­ подвижные и подвижные. Неподвижные кондукторные плиты выполняются за одно целое с корпусом установочного приспо­ собления. Подвижные плиты фиксируются на корпусе приспособ­ ления только для выполнения той операции, для которой они предназначены. Для сохранения точности координатного распо­ ложения направляющих отверстий в кондукторную плиту встав­ ляют направляющие закаленные втулки, «рубашки». На автоматических линиях заготовки и полуфабрикаты обраба­ тываются на рабочих позициях в различных зажимных приспособ­ лениях. Для обработки крупно- и среднегабаритных заготовок и полу­ фабрикатов, имеющих подготовленные базовые поверхности, ис­ пользуются одно- или многоместные стационарные зажимные при­ способления, установленные на сверлильно-резьбонарезных стан­ ках. Для обработки с разных сторон заготовок и полуфабрикатов средних и небольших размеров применяются многопозиционные многоместные зажимные приспособления, устанавливаемые на делительных столах сверлильно-резьбонарезных станков. Для обработки с разных сторон заготовок и полуфабрикатов небольших размеров применяются зажимные приспособления, выполненные в одном корпусе или в нескольких отдельных кор­ пусах, которые устанавливаются на вертикальном станке с цент­ ральной колонной и силовыми узлами. Для обработки с разных сторон заготовок и полуфабрикатов небольших размеров в зависимости от технологического процесса применяются также многопозиционные многоместные зажимные приспособления, устанавливаемые на горизонтальном одно-, двухи трехстороннем сверлильно-резьбонарезном станке и смонтиро­ ванные на его делительном барабане. Для последовательной обработки групп отверстий, расположеных столь близко друг к другу, что их невозможно обрабатывать одновременно, применяются зажимные приспособления, устанав­ ливаемые на силовом столе комбинированного многопозицион­ ного многостороннего станка с подачей заготовки этим силовым столом или специальным позиционирующим столом. На автоматических линиях зажим заготовок и полуфабрикатов после окончания операций транспортировки для выполнения над ними операций обработки также должен выполняться автомати чески. Приводы зажимных приспособлений бывают пневматиче­ скими, гидравлическими, электромеханическими, электромагнит­ ными и гидромеханическими. Конструкции зажимных приспособлений для агрегатных стан­ ков и автоматических линий унифицированы и приводятся в со­ ответствующих справочниках.

5.5. Обработка на гибких автоматических линиях Переналаживаемые автоматические линии проектируются для обработки нескольких деталей, перечень которых изначально из­ вестен. Однако гибкой в полном смысле этого слова можно назвать лишь такую автоматическую линию, которая проектируется для обработки нескольких деталей, которые с конструктивной и тех­ нологической точек зрения подобны заранее известным деталям, но в пределах названных ограничений могут быть любыми. Всякая гибкая автоматическая линия должна быть переналаживаемой, но не всякую переналаживаемую автоматическую линию можно на­ звать гибкой в полном смысле этого слова. Для проектирования гибкой автоматической линии в насто­ ящее время применяются принципы групповой технологии. Это значит, что гибкая автоматическая линия изначально проекти­ руется под определенную номенклатуру деталей, выбранных в качестве представителей. Наибольшим разнообразием отличают­ ся различные корпусные детали, поэтому именно их в первую очередь следует специально распределять по соответствующим группам. Технологические операции механической обработки, выпол­ няемые на станках, образующих автоматическую линию, харак­ теризуются многими параметрами, к числу которых относятся вид данной операции, расположение обрабатываемых на данной опе­ рации поверхностей относительно базовых, достигаемая точность, а также режимы, на которых она выполняется. В настоящее время с целью выбора математическими методами деталей-представи­ телей для обработки на автоматических линиях принято рассмат­ ривать два основных параметра, используемых для проектирова­ ния. К этим параметрам относятся координаты приложения дей­ ствия режущего инструмента, а также точность позиционирова­ ния рабочего органа по этим координатам. Что касается таких па­ раметров операции, как рабочие режимы или вид сменяемых ин­ струментов, необходимость и последовательность их смены, то они задаются по командам от системы управления.

Будем исходить из того, что технологический маршрут переме­ щения заготовки или полуфабриката по автоматической линии задается выражением вида п ik где x,y,z — координаты положения обрабатывающего органа;

/ — номер операции;

п — общее число операций в технологическом маршруте;

к — номер обрабатываемой детали;

Д^ — требуемая точ­ ность позиционирования рабочего органа на /-й операции для k-Vi детали;

U — знак объединения множеств. При построении технологического маршрута обработки заго­ товки или полуфабриката на гибкой автоматической линии нуж­ но указать, какие операции выполняются раньше, а какие позже, или же какую последовательность операций технологического процесса для данной гибкой автоматической линии можно зара­ нее считать недопустимой. В формализованном виде это задается в виде вектора перемещений ^ = ЛРЬР2, •", Рп), где р\, Р2,..., р„ — допускаемый порядковый номер соответствую­ щего перемещения в данной операции технологического маршру­ та. Для представления обобщенной конструкции детали, входя­ щей в состав группы, предназначенной к обработке на проекти­ руемой гибкой автоматической линии, будем исходить из того, что область возможных перемещений исполнительного органа дан­ ной линии можно задать в виде прямоугольного параллелепипе­ да, ребрами которого являются параметры перемещений по ко­ ординатным осям:

Х=Ах;

Y=Ay;

Z=Az.

Например, при описании площадки заданных размеров, на которой должны быть получены отверстия, для двух разных дета­ лей возникают следующие ограничения:

^minl ^ У\ *^ ^тахЬ ^min2 < 3^2 ^ ^тах2з ^minl ^ Zi < ^тахЬ ^min2 < Z2 < ^max25 ^minl < -^1 < ^maxb ^min2 < ^2 "^ ^max где Ajnin и ^max ~~ cooTBCTCTBCHHO координаты отверстий Ki и Kj no оси Y;

Cmin и Cmax — cooTBCTCTBCHHO координаты отверстий Ki и ^2 по оси Z;

X — глубины обрабатываемых отверстий KxW Ki, Е^\п и Етзх — Границы точности позиционирования рабочих органов при подаче вдоль координатной оси X. Возникает вопрос о возможности дополнительной обработки на уже существующей переналаживаемой автоматической линии новых деталей с новыми размерами и требованиями к точности обработки, а зачастую и с новой конфигурацией. Взаимосвязь компонентов, включенных в состав переналажи­ ваемой автоматической линии на этапе ее проектирования, в фор­ мализованном виде записывается следующим образом:

Щ=/тг, 7;

а.л)/;

ЕФ/];

Здесь Wi — набор технических характеристик автоматической линии, предусмотренных на этапе ее проектирования для обра­ ботки /-Й детали;

И/ — вектор исходной информации о конструк­ ции /-Й детали, предусмотренной на этапе проектирования дан­ ной автоматической линии;

Тал "-" упорядоченное множество опе­ раций по технологическому процессу обработки наиболее слож­ ной детали из числа предусмотренных при проектировании дан­ ной автоматической линии;

^Ф{ — общий фонд рабочего време­ ни;

Vi, Л/ HBj — соответственно общие габаритные размеры, мас­ са и твердость материала заготовки /-й детали, предусмотренной на этапе проектирования данной автоматической линии. Следует учитывать, что общие Vi габаритные размеры /-й детали задаются ее габаритными размерами по координатным осям, а именно: дли­ ной 1/, шириной Д и высотой Hi, причем именно в таком поряд­ ке следования. При рассмотрении вопроса о производстве на данной автома­ тической линии новой у-й детали соотношения, приведенные ра­ нее, приобретают следующий вид: Иу = Х|/2(И,). Массив информации о новой детали рассматривается в опре­ деленной последовательности, начиная с анализа ограничений новой детали по габаритным размерам. Ограничения на габаритные размеры новой детали имеют вид Vj

• производится анализ массогабаритных характеристик новой детали;

• производится анализ технологического маршрута обработки новой детали;

• производится анализ достигаемой точности и качества обра­ ботки новой детали;

• производится анализ ожидаемой производительности суще­ ствующей автоматической линии при выпуске новой детали;

• производится анализ экономической эффективности выпуска новой детали на существующей автоматической линии. Составление информационной модели новой детали базирует­ ся на анализе рабочего чертежа новой детали и рабочего чертежа ее заготовки. Рабочий чертеж новой детали включает в себя данные о кон­ фигурации новой детали, ограничивающих ее рабочих поверхно­ стях, материале детали и его твердости, твердости некоторых по­ верхностей детали, например закаливаемых поверхностях, требо­ ваниях к точности обрабатываемых поверхностей, требованиях к шероховатости и качеству обрабатываемых поверхностей, о вза­ имном расположении поверхностей, об «увязке» черновых и чис­ товых обрабатываемых поверхностей. Технологический процесс, реализованный на действующей авто­ матической линии обработки детали, помимо всего прочего, для целей проводимой оценки должен включать в себя данные о базовых поверхностях, поверхностях для транспортирования, а также о мар­ шрутной технологии. Эти данные могут быть представлены как сово­ купность методов обработки детали и совокупность переходов в за­ висимости от требований к шероховатости, качеству и точности об­ работки данной поверхности, а также могут привести к определен­ ному фуппированию переходов обработки данной поверхности. Для анализа требуемой производительности при выпуске но­ вой детали следует исходить из производственной программы вы­ пуска этой детали. Общий фонд времени существующей автома­ тической линии, который может быть вьщелен для производства новой детали, складывается из времени, затрачиваемого на пере­ компоновку, переналадку, а в случае необходимости, и на мо­ дернизацию этой линии, и времени, необходимого для выполне­ ния этой переналаженной автоматической линией рабочих опера­ ций нового технологического процесса. Проведя анализ всех этих показателей, можно сделать заклю­ чение о целесообразности или нецелесообразности использова­ ния для производства новой детали уже существующей автомати­ ческой линии. 5.6. Переналадки и межоперационные заделы Систему управления любой автоматической линией следует рассматривать как нижний уровень общезаводской автоматизиро­ ванной системы управления процессом (АСУП). Из заводской АСУП такая локальная система управления обычно получает сле­ дующие данные: • информация о потребности участка сборки в деталях по пери­ одам оперативного планирования, т. е. чаще всего на три месяца с подекадной разбивкой, на один месяц или на определенную дату;

• графики помесячного выпуска деталей применительно к дан­ ной автоматической линии;

• план по номенклатуре применительно к данной автоматиче­ ской линии, чаще всего на три месяца с подекадной разбивкой, на один месяц или на определенную дату;

• сличительная ведомость применительно к данной автомати­ ческой линии;

• пооперационные планы-графики применительно к данной автоматической линии;

• информация о числе деталей применительно к данной авто­ матической линии;

необходимом для обеспечения годовой про­ изводственной программы. Обратно из локальной системы управления конкретной авто­ матической линией в общезаводскую АСУП обычно поступают следующие данные: • сведения о загрузке оборудования линии по периодам опера­ тивного планирования;

• данные о приеме-сдаче деталей;

• данные о браке, потерях и дефиците;

• данные о передаче деталей на склад;

• остаток деталей на начало месяца, данные по незавершенно­ му производству;

• данные о движении деталей между складами за месяц;

• ежедневные сводки о сдаче продукции данной линией;

• сводки о сорванных данной линией позициях производствен­ ной программы. Если на данном предприятии АСУП отсутствует, то обмен эти­ ми данными производится помимо информационно-вычислитель­ ного центра непосредственно между системой управления данной линией и традиционными общезаводскими планово-диспетчер­ скими, а также смежными службами. Получив из АСУП или из традиционных общезаводских пла­ ново-диспетчерских органов и смежных служб соответствующие директивные указания, касающиеся перечня выпускаемых партий деталей, сроков и объемов их выпуска, локальная система управ­ ления данной автоматической линией, использующая компью­ терные средства, должна быть применена для определения после­ довательности запуска этих партий деталей в производство на дан­ ной линии, а также для определения возникающих при этом меж­ операционных заделов. Определение переналадок. Периодичность R запуска в произ­ водство на данной линии новых партий и ее соответствующих переналадок определяется из соотношения R=CLtnJ)/[\-l(rфJ/rJ)h где t„j— время переналадки линии на обработку у-й партии дета­ лей;

А у и /} — фактический и расчетный пооперационные ритмы ф выпускау-й детали соответственно. Если продолжительность переналадок данной автоматической линии на предназначенные к обработке партии деталей доста­ точно велика и зависит от последовательности этих перенала­ док, например если переналадка на обработку на данной линии партии В с обработки партии А занимает 4 ч, а переналадка на обработку на данной линии партии D с обработки партии С за­ нимает, например, 2 ч, то следует назначить такую последова­ тельность обработки партий деталей, которая бы минимизиро­ вала суммарное время, требуемое для выполнения необходимых переналадок. Длительности переналадок для всех возможных последователь­ ностей запуска партий деталей в обработку обычно задаются в виде матрицы переналадок А ^ВА ^СА В ^АВ ^св ^CD 0 ^СА ^св ^CD Приведенная матрица для случая четырех партий деталей, обо­ значаемых^, В, Си D. Здесь, например, Х^^в — это время переналадки данной линии с обработки партии деталей А на обработку партии деталей В. Ра­ зумеется, на главной диагонали матрицы переналадок должны стоять нули. Эта матрица не должна быть симметричной, так как в общем случае переналадка линии на обработку партии деталей А с обработки партии деталей В не такая, как переналадка линии на обработку партии деталей В с обработки партии деталей А, иными словами Х^в ^ ^ВАВ таком виде задача минимизации суммарного времени пере­ наладок оказывается аналогичной известной в математике зада­ че, которая называется «проблема коммивояжера». Эта проблема формулируется следующим образом. Коммивояжер, отправляясь из того или иного города, должен посетить каждый из некоторого числа городов и вернуться в исходный пункт. Последовательность посещения им всех этих городов должна быть такова, чтобы сум­ марная стоимость билетов на поездки, приобретаемых коммивоя­ жером, была минимальной. В рассматриваемом случае понятие «сто­ имость билета» соответствует времени переналадки, а города, ко­ торые должен посетить коммивояжер, — партиям деталей, на ко­ торые производится переналадка данной линии. Методы решения этой задачи хорошо известны, описаны в литературе, и для них имеются соответствующие компьютерные программы. Сущность этих методов применительно к задаче определения последовательности переналадок на данной линии сводится к тому, что рабочий процесс / представляется как последовательность п переналадок данной линии с обработки партии деталей /^ на об­ работку партии деталей /^+ i, что в формализованном виде запи­ сывается следующим образом: t= [Оь hXh, h)"-{in-u inWnJx)]Графически каждый член этой последовательности, имеющий вид (4, 4 + i ), изображается в виде куста графа, последователь­ ность соединений которого и будет соответствовать последователь А В С D с ^АС ^ВС D ^AD ^BD ности переналадки с обработки на данной линии партии деталей 4 на обработку партии деталей /;

^+ j. Общее время переналадок Z{t) находится путем суммирования элементов исходной матрицы времен переналадок в соответствии с найденной последовательностью переналадок (4? 'i)Минимизировать именно суммарное время, затрачиваемое на переналадку данной автоматической линии, оказывается целесо­ образным тогда, когда время этой переналадки сопоставимо со временем выполнения обработки деталей этой новой партии, т.е. когда сама новая деталь обладает сравнительно небольшой трудо­ емкостью при небольшом размере партии, на которую произво­ дится переналадка. Это характерно для гибких автоматических ли­ ний по обработке деталей типа тел вращения. Если же время пе­ реналадки сравнительно невелико по сравнению со временем об­ работки партии новых деталей и сами эти новые детали являются достаточно дорогими, то минимизировать нужно не суммарное время переналадки, а размер запускаемых партий новых деталей. Именно эта ситуация характерна для обработки на гибких авто­ матических линиях корпусных деталей. Определив тем или иным способом последовательность запу­ ска в обработку на данной гибкой автоматической линии партий деталей, можно перейти к определению возникающих при этом заделов. Определение заделов. Сначала нужно выяснить, предполагает­ ся ли передача деталей с одной рабочей позиции на другую по одной штуке, т.е. проверить то условие, что л^р = 1, где л^р — размер транспортной партии. Если это условие выполняется, то величина технологического задела Z^exH по всей гибкой автомати­ ческой линии вычисляется по формуле т где т — общее число рабочих позиций в данной гибкой автома­ тической линии;

С/ —число рабочих мест на /-й рабочей позиции;

q — число деталей, одновременно обрабатываемых на одном ра­ бочем месте. Если же транспортная партия между рабочими позициями не равняется одной штуке, т.е. проверяемое условие не выполняет­ ся, то величина технологического задела Z^XH ПО всей гибкой ав­ томатической линии вычисляется по другой формуле, а именно:

т Найденное по одной из этих формул значение технологиче­ ского задела Z^exH заносится в накапливающий сумматор, обозна­ чаемый . Затем выясняется, является ли транспортировка, применяе­ мая на данной гибкой автоматической линии, непрерывной или нет. Если применяемая транспортировка является непрерывной, т.е. осуществляется устройствами типа конвейеров, непрерывно вращающихся рольгангов, наклонных склизов, то транспортный задел ZTP внутри данной линии определяется по формуле Z^ = {L/l)n^, где L — расстояние между позициями;

/ — расстояние между де­ талями. Если же применяемая транспортировка не является непрерыв­ ной, то транспортный задел Z^^ определяется по формуле Полученное значение Z-^ также заносится в общий накаплива­ ющий сумматор. Естественно, что у одной гибкой автоматической линии коэф­ фициенты сменности всех рабочих позиций одинаковы. Поэтому проверку одинаковости этих коэффициентов, обязательную для расчета заделов при прохождении деталью нескольких участков, здесь производить не следует. Однако является обязательной про­ верка продолжительностей // и //^ i обработки детали на смежных рабочих позициях. Если эти продолжительности равны между со­ бой, то оборотный задел здесь не требуется, т. е. Д,б= 0. В противо­ положном случае величина ZQQ вычисляется по формуле Z^=(\/r) ( Д,/о-1/2Х^ /= где i?o — период регламента на прерывной линии, т.е. период обслуживания оператором закрепленных за ним операций, мин;

г — такт работы линии, мин;

/о — число пар смежных операций, для которых вычисляется оборотный задел;

/^ор — продолжитель­ ность более короткой операции в каждой паре проверяемых смеж­ ных операций. Найденное значение оборотного задела Z^^ также заносится в общий накапливающий сумматор. Далее проверяют, не превышает ли коэффициент загрузки обо­ рудования у заданное предельное значение Упр. Обычно У р = 80 %. п Если у < Упр, то страховой задел Z^^ принимается равным нулю. Если оказывается, что у > Упр, то необходимо проверить наличие на этой линии резервных станков Срез- Если резервные станки на данной линии имеются, т.е. Срез^ 1, то в страховом заделе необхо­ димости нет и ZcTp= 0. Если же оказывается, что Срез< 1, то про­ веряется наличие резервной смены 5рез. Когда резервная смена име­ ется, т.е. 5'рез > 1, в страховом заделе также нет необходимости и ZcTp = 0. При отсутствии резервных смен страховой задел необхо­ дим. В этом случае он вычисляется по следующей формуле: г где Х'пр — сумма времени ожидаемых простоев, мин;

К— коэф­ фициент неравномерности, обычно ^ > 1. Найденное значение страхового задела также заносится в об­ щий накапливающий сумматор. Наконец, можно определить наладочный задел Z^, Он вычис­ ляется по формуле т-\ pf мг где е — число одновременно заменяемых на данной операции инструментов;

/„ — средняя продолжительность замены и наладки одного инструмента, выраженная в минутах. Найденное значение величины наладочного задела ZH также заносится в общий накап­ ливающий сумматор. Алгоритм последовательного вычисления заделов гибкой авто­ матической линии, описанный ранее, реализуется в соответствии со сказанным. 5.7. Запасы на входе и выходе автоматической линии Современная автоматическая линия представляет собой высо­ копроизводительную систему машин. Именно поэтому для ее без­ остановочной работы на входе подобной линии необходимо соз­ давать определенные запасы заготовок. Запасы деталей, прошед­ ших обработку на данной линии, могут скапливаться на ее выхо­ де. Входные и выходные запасы автоматической линии служат для ее связи с окружающей производственной и экономической сре­ дой. Эти запасы обеспечивают сглаживание колебаний, которые возникают вследствие того, что автоматическая линия обрабаты­ вает детали со своим ритмом, а заготовки на ее вход в общем случае поступают неритмично. Так же неритмично с выхода ли­ нии могут забираться и обработанные на ней детали. При создании запасов на входах и выходах автоматической ли­ нии необходимо решать две различные задачи. Первая задача заключается в разработке методического подхо­ да к формированию и контролированию входных и выходных за­ пасов автоматической линии. Вторая задача состоит в адекватном выборе и использовании технических средств хранения, поиска и выдачи грузоединиц в соответствии с принятыми методами формирования и контроли­ рования входных и выходных запасов автоматической линии. Грузоедыница — это понятие, соответствующее некоторому весовому или объемному количеству данного продукта, которое загружает­ ся, размещается, хранится, отыскивается и выдается как единое целое. Грузоединица представляет собой исходное понятие всяких складских операций. Все запасы, создаваемые на входах и выходах автоматической линии, можно подразделить следующим образом. Технологические запасы обусловлены самим характером техно­ логического процесса машиностроительного производства. Текущие запасы, иначе называемые также переходными, пред­ ставляют собой запасы в одну партию деталей каждого наимено­ вания, образуемые за один среднестатистический период произ­ водства. Страховые запасы, иначе называемые также буферными или резервными, служат для сглаживания случайных колебаний зап­ росов на обработанные детали или срыва поставок заготовок. Спекулятивные запасы, создаваемые для компенсации возмож­ ных изменений ситуации с обработанными деталями или заготов­ ками, например в связи с колебаниями цен, курсов валют, тру­ довыми конфликтами и т. п. Сезонные запасы, связанные с сезонными изменениями ситуа­ ции с ценами, транспортировкой и т.п. Иногда все виды запасов, используемых в автоматических ли­ ниях, подразделяют на производственные и товарные запасы. Производственные запасы создаются на различных этапах про­ изводственного процесса и предназначаются для внутреннего упот­ ребления производством. Товарные запасы представляют собой запасы продукции, в том числе заготовок, например отливок станин, и деталей, создавае­ мые на выходах изготовителей, а также находящиеся в пути на различных стадиях транспортировки. Как прбизводственные, так и товарные запасы могут принад­ лежать к любому из названных ранее типов. Соответствующая классификация запасов приведена на рис. 5.6. Создание и поддержание различных материальных запасов тре­ бует затрат как на сами материальные ценности, образующие эти запасы, так и на создание и поддержание системы складиро­ вания, хранения и поиска запасаемых заготовок и деталей. Одна­ ко создание подобных запасов может предотвращать возникно­ вение дефицита и в ряде случаев оказывается экономически вы­ годным. При разработке методического подхода к созданию и поддер­ жанию различных видов материальных запасов приходится решать две различные методические задачи. Виды запасов Производственные Товарные с Технологические Текущие Страховые Спекулятивные Сезонные Рис. 5.6. Классификация запасов в машиностроении Первая из этих задач состоит в определении нормы запаса, т.е. такого его минимального количества, которое обеспечивает ре­ шение тех проблем, ради которых и создается данный запас. Вели­ чина такой нормы может быть определена различными методами: эвристическими и методами экспертной оценки, которые осно­ ваны на волевых решениях специалистов;

статистическими, кото­ рые основаны на имеющемся опыте данного предприятия, удач­ ном или неудачном;

эконометрическими, называемыми также методами технико-экономических расчетов, которые основаны на анализе и калькуляции отдельных элементов запасов на базе ис­ пользования тех или иных технико-экономических зависимостей, а также экономико-математическими методами, которые основа­ ны на описании случайных колебаний поставок заготовок и по­ требления обработанных деталей с использованием аппарата ма­ тематической статистики. Вторая задача состоит в создании системы контроля за уров­ нем запасов и в проведении такого контроля с учетом принятых норм. Все рассмотренные выше разновидности запасов следует рас­ смотреть с одной точки зрения: допускает ли та система машин, входом которой они являются, возникновение хоть кратковре­ менного дефицита, т.е. превышение потребления над поставка­ ми, или нет. Если дефицит даже на короткое время не допускает­ ся, как это имеет место в случае автоматической линии, то ока­ зывается необходимым создание страхового, иначе называемого также буферным или резервным, входного запаса. В случае нали чия такого запаса на входе данной автоматической линии, по до­ стижении потреблением данной линии границы между страхо­ вым и рабочим запасами дальнейшее потребление переключается на расходование страхового запаса, так что рабочим становится именно он. Бывший рабочий запас становится страховым и по­ полняется заготовками по мере их поступления. Далее процесс переключения страхового и рабочего запасов повторяется. С одной стороны, страховой запас должен назначаться таким образом, чтобы не допускать возникновения на входе данной ли­ нии дефицита. С другой стороны, он не должен быть слишком большим. Вопрос о выборе соотношения между рабочим и стра­ ховым запасами решается из следующих соображений. Естественно считать, что промежуток времени между выявле­ нием необходимости в подаче новой заготовки и ее фактическим поступлением к входу автоматической линии, будучи случайной величиной, распределяется по равномерному закону. Это означа­ ет, что ни один из промежутков времени, лежащих между его максимальным Г^ах и минимальным Г^ш значениями, не может быть предпочтен какому-либо промежутку времени из числа всех остальных. В таком случае интенсивность \i фактического поступ­ ления заготовок в зону запасов данной автоматической линии определится по соотношению ^ Т +Г ' ^ max ^ ^ гшп Для общности будем считать, что входной запас создается для удовлетворения запросов, поступающих с одинаковой интенсив­ ностью X не от одной, а от л автоматических линий. В частности, п может равняться и 1. Если считать, что к из этих запросов удов­ летворяются за счет действующих рабочих запасов, то суммарная интенсивность Х^ потока запросов на пополнение входных запасов составит Xk= (п- к)Х.

При любых значениях Xw\i система запасов должна находиться в стационарном режиме. Для такого режима в математической ста­ тистике имеются готовые соотношения, которыми и следует вос­ пользоваться. Например, ^o=y'{i[«!/(«-^)!]p4.

где PQ — вероятность того, что запросы на пополнение запасов отсутствуют;

р — отношение интенсивностей поступления запро­ сов на заготовки от автоматических линий X и фактического по­ ступления заготовок |1. Вероятность Pi, того, что в зону хранения запасов поступит точно к запросов от автоматических линий, определяется следующим соотношением: Р, = Р,{{п\р')/[{п-к)\]}. Итак, в общем случае существует близкая к единице, но не совпадающая с ней, вероятность того, что автоматическим лини­ ям будет нужна подача именно данного числа заготовок. Расчет этого числа сводится к следующей процедуре. 1. Вычисляется вероятность того, что запросы необходимости пополнения запасов отсутствуют. 2. Для различных чисел запросов, требующих пополнения за­ пасов, вычисляются соответствующие вероятности, причем этих запросов должно быть целое число, которое принимает все значе­ ния, начиная от единицы и до числа линий, претендующих на данный запас. 3. Находятся суммы вычисленных вероятностей для всех этих чисел запросов, требующих пополнения запасов, при соблюде­ нии условия, что найденная суммарная вероятность оказывается не меньше заданной. 4. Среди найденных сумм выбирается та, которая соответствует А:*, наименьшему числу запросов, требующих пополнения запа­ сов. По тому, какая была эта сумма, и находится к* — наимень­ шее из всех возможных к. Среднее время существования таких запросов Гер составит к%^, где ^ср — среднее время пребывания в системе запасов одного зап­ роса. Для ^ср известно следующее выражение:

^р = ( 1 / Ц ) [ А 2 / ( 1 - Р о ) - 1 / р ]. с Вероятность того, что выбранное фиксированное значение ве­ личины страхового запаса Кс^р окажется больше, чем q (число по­ ступивших за среднее время Гер запросов на пополнение запаса) записывается следующим образом:

P{V,^>q) = у=о J,^{jXT,,\ где j принимает все возможные целые значения от О до п. Функция распределения ф протабулирована для различных зна­ чений qvi а = ХТср. Таблицы ф (q, а) приводятся во многих литера­ турных источниках, относящихся к вероятностным расчетам. Для определения минимальной величины страхового запаса следует иметь это в виду, и тогда определение этого запаса сво­ дится к следующему. 1. Из таблиц вероятностных расчетов для данных значений X и Гер выписываем ряд значений функции ф при у, принимающей все возможные целые значения от О до п, 2. Суммируем все выписанные значения функции ф. 3. Из полученных сумм отбираем те, которые оказываются не меньше заданной вероятности того, что данный страховой запас не будет превышен. 4. Среди отобранных сумм выделяем ту, для которой страховой запас будет наименьшим. Его и следует считать искомым. Указанные вероятностные расчеты были выполнены с помо­ щью компьютерной программы для различных значений числа п автоматических линий, потребляющих один и тот же запас, и для различных значений интенсивностей запросов от этих автомати­ ческих линий X и фактических поставок |i. Результаты этих расче­ тов, связывающие суммарную величину страхового и рабочего запасов {V^^^ + Fp) с их отношением {V^^/V^), приведены в виде графиков на рис. 5.7. Следует отметить следующие обстоятельства. Первое заключается в том, что эти достаточно сложные веро­ ятностные расчеты не нужно производить каждый раз при орга­ низации запасов, используемых автоматическими линиями. Второе заключается в том, что, строго говоря, создание стра­ хового запаса, как бы велик он ни был, не дает стопроцентной гарантии от возникновения дефицита, пусть и кратковременного. Однако практически создание страхового запаса обеспечивает уве­ ренную работу своей автоматической линии. Рассматривая графики, приведенные на рис. 5.7, можно заме­ тить, что, начиная от V^j^/V^ ^ 1,0, эти графики представляют собой линии, мало отклоняющиеся от прямых, параллельных горизонтальной оси координат. Это значит, что при различных соотношениях между V^^ и Кр, начиная с их равенства, не про­ исходит заметного изменения суммарного объема страхового и рабочего запасов. Следует принять во внимание, что в процессе, «=2 20 60 100 140 180 ^/1= т^ • ^^л •^ -^ = •> •V**.

—/1=7 ^ л = 0, 0, 1, 1, 1, 'стр''р Рис. 5.7. Соотношения между рабочим и страховым запасами эксплуатации автоматической линии страховой и рабочий запа­ сы меняются местами, т.е. при достижении в бывшем рабочем запасе предельного уровня автоматическая линия переключает­ ся на питание от бывшего страхового запаса, а поставки загото­ вок производятся только для пополнения бывшего рабочего за­ паса, становящегося в таком случае страховым. Значит, система запасов, предусматривающая наличие наряду с рабочим также и страхового запаса, должна быть организована симметричным об­ разом, рабочий и страховой запасы должны быть равны между собой. Этот принцип кладется в основу двухбункерной системы пита­ ния автоматической линии. На входе линии создаются действи­ тельно два бункера, предназначенные один исключительно для страхового, а другой — исключительно для рабочего запаса. При эксплуатации линия переключается с питания от одного бункера на питание от другого бункера. Подобные бункеры могут созда­ ваться в виде самостоятельных конструктивных узлов, а могут представлять собой виртуальные устройства, например зоны од­ ного и того же склада-накопителя стеллажного типа. Идея орга­ низации двухбункерных систем оказалась весьма плодотворной и широко применяется в современном машиностроении не только для запасов заготовок для автоматических линий, но и при орга­ низации инструментального хозяйства, подаче деталей и сбороч­ ных единиц на сборку, реализации межцеховых связей, осуще­ ствлении транспортировки и создании различного рода выходных запасов.

5.8. Конструкции складских устройств для организации зон запасов Для бесперебойной работы такого высокопроизводительного оборудования, как современные автоматические линии, необхо­ димо создание материальных запасов и управление ими. Такие за­ пасы служат интерфейсами между данной автоматической лини­ ей и окружающей ее производственно-экономической средой. Та­ кие запасы могут быть внутренними, служащими для связи линии с различными службами данного производства, и внешними, слу­ жащими для связи линии с окружающей данное производство рыночной средой. Технически движение материальных потоков между современ­ ной линией и окружающей ее производственно-экономической средой, включая создание необходимых материальных запасов, осуществляется с помощью автоматизированных систем склади­ рования, строящихся на базе различных устройств, объединяе­ мых общим названием «склады».

Современный склад представляет собой сложное инженерное сооружение, характеризующееся высокой степенью автоматиза­ ции и компьютеризации и встроенное в состав всей производ­ ственно-сбытовой системы таким образом, чтобы обеспечить эф­ фективность ее функционирования в целом. На современных скла­ дах наряду с традиционными выполняются также и новые виды погрузочно-разгрузочных операций по размещению, хранению, поиску и доставке грузоединиц, а также сортировочные, комп­ лектовочные и некоторые специфические виды технологических операций. В настоящее время речь может идти о создании во всей производственно-сбытовой цепи единого складского хозяйства. Одним из простейших вариантов построения складского хо­ зяйства является разветвленная структура складирования. Для нее характерно то, что один какой-либо пункт накопления служит складом-источником для нескольких других пунктов накопления. Дальнейшим развитием разветвленной структуры складирова­ ния является эшелонированная система складирования. Для эшело­ нированной системы складирования характерно построение по иерархическому принципу. Это значит, что такая система склади­ рования состоит из нескольких уровней (стратов), между которы­ ми существуют отношения власти и подчинения. Связи в эшело­ нированной системе складирования существуют только между соседними уровнями. Заявки от технологического оборудования поступают только на склады подразделений, пополнение же за­ пасов складов может происходить только из складов близлежаще­ го вышестоящего уровня. Заметим, что именно при использова­ нии эшелонированной системы складирования оказывается до­ статочно простым использование различных вариантов двухбункерных систем. В настоящее время создание высокоавтоматизированных и ком­ пьютеризованных складов стало возможным благодаря все более расширяющемуся применению унифицированной тары. Именно применение унифицированной тары повышает качество хране­ ния запасов на складах, а также эффективность их размещения и поиска и позволяет повысить уровень механизации и автоматиза­ ции операций складирования. Следует заметить, что наряду с ис­ пользованием унифицированной тары, особенно на выходных складах, часто применяют операции пакетирования. Операция па­ кетирования представляет собой образование на том или ином поддоне целостной грузовой единицы путем связывания груза и этого поддона. Классификация современной унифицированной тары приве­ дена на рис. 5.8. Конструкции современных устройств складирования во все большей степени ориентируются на применение контейнерной обработки.

Унифицированная тара Потребительская тара X Транспортная тара Индивидуальная тара Групповая тара Разовая тара Многооборотная тара Разборная тара Неразборная тара I Деревянная Ящики Дощатые Ч Фанерные Подцоны Н Н Ч Плоские Ящичные Составные Бочки М Н Металлическая Ящики Сопорами Без опор т М Картонная Стеклянная М Полимерная Ч Бочки и канистры Н Съемная стенка Н Открытая сторона Стоечные Подцоны Н Однонастильные Ч Двунастильные Цистерны Канистры и бочки Ч Бидоны и фляги Ч Банки и бутылки Ч Ящики и коробки Кассеты Корзины Ч Тара из пенопласта Тара из поропласта Рис. 5.8. Унифицированная тара для операций складирования Согласно определению международной организации по стан­ дартизации (ИСО) контейнер — это элемент транспортного обо­ рудования, многократно используемый на одном или нескольких видах транспорта, предназначенный для перевозки и временного хранения грузов, оборудованный приспособлениями для механи­ зированной установки и снятия его с транспортных средств, име­ ющий постоянную техническую характеристику и вместимость не менее 1 м^. Контейнеры, пригодные для любого типа продукции, называ­ ются универсальными, а пригодные только для одного типоразме­ ра продукции — специальными. Главное в контейнере — это не зависящая от его конструкции, материала и назначения унификация его габаритных размеров, дверных проемов и фитингов для закрепления строп, позволяю­ щая унифицировать операции по его транспортировке и склади­ рованию. Таким образом, контейнеры при выполнении транспортноскладских операций выполняют ту же роль, что приспособленияспутники при выполнении операций механической обработки. В зависимости от характера грузоединиц, образующих различ­ ные запасы, применяются различные конструкции устройств для размещения, хранения, поиска и вьщачи этих грузоединиц. Соот­ ветствующая классификация таких устройств приведена на рис. 5.9. Подобные устройства вместе с оборудованием механизации и автоматизации различных складских операций размещаются на соответствующих складских площадях, к которым относятся: • полезная площадь склада, используемая непосредственно тем видом изделий, для которых и предназначен данный склад;

• приемочная площадь, используемая для выполнения приемоч­ ных и отпускных операций;

• служебная площадь, используемая для размещения офиса и управленческого персонала;

• вспомогательная площадь, включающая в себя проходы и проезды, определяемые типоразмерами грузоединиц, а также ви­ дом и конструкцией используемых средств автоматизации и меха­ низации. При определении суммарной общей площади проектируемого склада необходимо удостовериться, находится ли полезная пло­ щадь в пределах той доли от общей площади, которая допустима для данного вида складов. Эта доля обычно составляет: для складов комплектующих изделий 0,35...0,4 для складов металлопроката 0,25...0,5 для складов литья, поковок и штамповок 0,4...0,6 для складов готовых изделий 0,35...0, Устройства для складирования твердых грузов г Универсальные стеллажи Полочные Клеточные Полочно-клеточные М Гребенчатые Консольные Сквозные •— Пирамидальные I Специальные стеллажи Стоечные М Для листов Для труб Для проката Н Металлическая скоба Комбинированный Клеточный М Ц Секционный Пирамидальный Рис. 5.9. Устройства для складирования твердых грузов Неотъемлемой частью проектирования склада является выбор соответствующего подъемно-транспортного оборудования. Специаль­ ного проектирования подобных устройств при этом, как прави­ ло, не производится вследствие высокого уровня унификации, достигнутого как в конструкции этих устройств, так и в способах затаривания и складирования грузоединиц. Проектанту требуется лишь определить типоразмеры применяемых подъемно-транспор­ тных устройств и их необходимое число. Основные типы подъемно-транспортных устройств, применя­ емых для механизации и автоматизации складов, приведены в классификационной схеме на рис. 5.10. С точки зрения управления складированием основными опре­ деляющими элементами являются уровень иерархии, на котором осуществляется управление, степень децентрализации системы складирования, а также ее строение. Самым простым с точки зрения построения является такая система складирования, которая состоит из отдельных однотип ных и не связанных между собой структурных элементов. Подоб­ ная система обладает наибольшей живучестью, однако способна применяться лишь там, где решаются задачи, не требующие вза­ имной координации. Следующим этапом в построении складских систем является их компоновка из функционально ориентированных и специали­ зированных структурных элементов. При этом в состав такой сис­ темы должен быть обязательно включен специальный элементкоординатор, обеспечивающий согласованное функционирование специализированных структурных элементов. Такие системы скла­ дирования характеризуются более высоким уровнем эффективно­ сти, но их живучесть однозначно определяется живучестью эле­ мента-координатора. В настоящее время известны и применяются следующие типы структур компьютерных систем управления складами: • линейная;

• линейно-централизованная;

• радиальная;

• сетевая. Заслуживают внимания применяемые для управления склада­ ми контроллеры нижних уровней. Под этим понятием имеется в виду в той или иной мере использующие компьютерные средства тех­ нические устройства или совокупности этих устройств, которые непосредственно взаимодействуют с управляемым объектом. Та­ кое взаимодействие может осуществляться как с автоматическим складом и его оборудованием, так и с персоналом. В качестве кон­ троллеров нижних уровней часто применяются программируемые логические контроллеры. Будучи универсальными устройствами.

Подъемно-транстпортное оборудование складов Оборудование периодического действия Краны Тельферы Погрузчики М Манипуляторы Оборудование непрерывного действия Подвесные конвейеры Напольные траспортеры Элеваторы Ц Приводные рольганги Рис. 5.10. Типы подъемно-транспортных устройств складов такие программируемые логические контроллеры могут быть си­ лами пользователя «привязаны» к конкретному складу.

5.9. Инвестирование и риски при создании и эксплуатации автоматических линий Инвестиция — это долгосрочное вложение частного или госу­ дарственного капитала, имущественных или интеллектуальных ценностей в различные отрасли национальной, если речь идет внутренних инвестициях, либо зарубежной, если речь идет о за­ рубежных инвестициях, экономики с целью получения в буду­ щем соответствующих прибылей. Иными словами, средства нуж­ но тратить сегодня в надежде на прибыль в будущем. Инвестици­ онный процесс — это сложный комплекс работ, включающий в себя такие основные фазы, как поиск и изучение объекта инвес­ тирования, финансирование капитальных вложений и контроль за их использованием. Применительно к организации обработки новых изделий ма­ шиностроения с помощью автоматических линий имеются два возможных подхода. Первый из этих подходов заключается в том, чтобы выпускать новое изделие на существующем оборудовании, проведя его не­ обходимую переналадку и модернизацию. Второй подход заключается в том, чтобы спроектировать и из­ готовить новую линию, изначально предназначенную для выпу­ ска изделий новой номенклатуры. Если вновь создаваемые линии изначально проектировать гиб­ кими переналаживаемыми с расчетом на выпуск на них новых изделий, то первоначальные капитальные вложения в их проек­ тирование и изготовление оказываются особенно высокими, по­ скольку для проектирования таких линий целесообразно прово­ дить дополнительную работу по изучению тенденций развития технических характеристик изделий, для изготовления которых и создаются эти автоматические линии. Следовательно, для того чтобы вновь создаваемые линии изна­ чально проектировать гибкими переналаживаемыми с расчетом на выпуск на них новых изделий, необходимо прогнозировать тех­ нические требования на перспективные изделия, которые за вре­ мя эксплуатации данной линии придется на ней выпускать. Если же выпускать новое изделие на уже существующей авто­ матической линии, производя по мере надобности ее модерниза­ цию и переналадку, то необходимости в таком прогнозе нет. Любые прогнозы на более или менее длительный период могут оказаться неточными или даже ошибочными, поскольку они за­ висят от многих неопределенных факторов, которые за это время могут существенным образом измениться. Поэтому всякий учет каких бы то ни было прогнозов без привлечения того, что приня­ то называть «здравым смыслом», сопряжен с определенным ри­ ском. Для принятия решения о целесообразности того или иного ва­ рианта проектирования автоматической линии следует руковод­ ствоваться нормой прибыли. В данном случае норма прибыли отражает степень доходности рассматриваемого варианта проектирования автоматической ли­ нии. Она рассчитывается как отношение прибыли за планируе­ мый срок эксплуатации данной автоматической линии к общему объему инвестиционных затрат, произведенных за этот же проме­ жуток времени. В деятельности предприятия в условиях рыночной системы хо­ зяйствования принято различать бухгалтерские и предприниматель­ ские издержки. Предпринимательские издержки называют также экономическими. Бухгалтерские издержки относятся на себестоимость продук­ ции, и данные о них могут быть почерпнуты из бухгалтерских документов. Практически, однако, для ведения любой производ­ ственно-сбытовой деятельности необходимо нести большие по ве­ личине издержки, которые и называются предпринимательскими или экономическими. Предпринимательские издержки включают в себя бухгалтерские издержки в полном объеме, а сверх них так­ же и предпринимательскую прибыль, налог на добавленную сто­ имость (НДС) и все виды акцизов, таможенные пошлины на ис­ пользуемые экспортные товары и, главное, издержки, сводящие­ ся к денежному ущербу, обусловленному упущенными возмож­ ностями. Издержки, сводящиеся к денежному ущербу, обусловленному упущенными возможностями, принято также называть альтерна­ тивными издержками именно потому, что они соответствуют вы­ бору альтернативного варианта вложения средств, при котором эти возможности не были бы упущены. Их также называют вме­ ненными издержками. Соответственно можно говорить о бухгалтерской норме при­ были и об экономической норме прибыли. При анализе деятель­ ности того или иного производства в условиях риска обычно го­ ворят именно об экономической норме прибыли. Естественно, что поскольку экономические издержки всегда больше бухгалтерских, то при прочих равных условиях бухгалтер­ ская прибыль всегда больше экономической. Производство, рен­ табельное с бухгалтерской точки зрения, может оказаться нерен­ табельным с экономической точки зрения. Если выпускать новые изделия на гибкой переналаживаемой линии, которая изначально проектировалась для возможности выпуска изделий новой номенклатуры, то наиболее значитель­ ные капиталовложения потребуются на этапе проектирования и создания такой гибкой переналаживаемой автоматической линии, а последующие расходы на эксплуатацию и переналадку линии остаются на обычном уровне. В результате гибкая переналаживае­ мая автоматическая линия изначально оказывается довольно до­ рогой, поскольку в ее стоимость включаются затраты на научноисследовательские и опытно-конструкторские работы, а также дополнительные расходы на изготовление подобной линии, но это должно компенсироваться на этапе ее эксплуатации. Если выпускать новое изделие на уже существующей автома­ тической линии, производя по мере надобности ее модерниза­ цию и переналадку, то приходится, осуществляя такую модерни­ зацию и переналадку, многократно в течение всего срока эксплу­ атации данной линии идти на значительные капиталовложения, тогда как последующие эксплуатационные расходы оказываются менее значительными. Для прогнозирования технических требований на перспектив­ ные изделия, которые за время эксплуатации данной линии при­ дется на ней выпускать, обычно используются статистические данные по аналогичным параметрам за прошлые годы. Это назы­ вается экстраполированием значений параметров изделий, вы­ пускавшихся в прошлом, на будущее. Например, для обработки блока цилиндров автомобильных двигателей отмечается общая тенденция постоянного ужесточения требований к точностным характеристикам. Статистические, а не физические или эконометрические мо­ дели, применяют в данном случае вследствие практической не­ возможности формализации тенденций изменения требований к конструктивно-точностным характеристикам предполагаемых но­ вых изделий. Статистические модели не гарантируют стопроцентной точно­ сти прогнозирования. Практически статистическая неопределен­ ность подобного подхода выражается в завышении или заниже­ нии требований, необходимость удовлетворения которых «закла­ дывается» в автоматическую линию на этапе ее проектирования и изготовления. Очевидно, если требования к конструктивно-точностным ха­ рактеристикам предполагаемых новых изделий будут завышены, то существует опасность того, что возможности проектируемой и создаваемой новой автоматической линии не будут в полной мере востребованы. Кроме того, разработка и изготовление автомати­ ческой линии в этом случае обойдутся дороже. Значит, фактиче­ ский срок окупаемости данной автоматической линии в таком случае может оказаться большим запланированного. Вместе с тем данную линию оказывается возможным эксплуатировать и доль ше запланированного срока. Если же требования к конструктив­ но-точностным характеристикам предполагаемых новых изделий были занижены, то существует опасность того, что спроектиро­ ванные и изготовленные с учетом этих требований автоматиче­ ские линии уже в период запланированного эффективного срока службы окажутся непригодными для обработки новых изделий. В этих условиях потребуется остановка всего производства из-за «некачественной» продукции данной линии. Проектанты автоматических линий считают, что занижение требований ведет к более тяжелым последствиям, чем их завыше­ ние. При проектировании и изготовлении автоматических линий особое внимание следует обратить на «риски развития». Эти риски связаны главным образом с тем, что производственные издержки необходимо в максимально возможной степени сокращать. Имен­ но этим определяется необходимость замены устаревающих средств производства, проведения тех или иных организационных мероп­ риятий, обновления ассортимента продукции. Однако подобная деятельность неизбежно сопряжена с риска­ ми, в основном, сводящимися к следующему: • достижения научно-технического прогресса (НТП) могут сни­ зить или даже свести на нет эффект от вложений, которые были сделаны ранее;

• появляются новые, ранее неизвестные конкуренты, которые могут иметь такие же или даже еще более низкие производствен­ ные издержки;

• стремление сохранять неизменность номенклатуры выпускае­ мой продукции может помешать осознанию необходимости ее обновления;

• может произойти инфляционный рост производственных из­ держек. Компании, замедлившей темпы своего развития, следует сни­ зить свои производственные издержки, имея целью завладеть боль­ шей долей рынка. Она может также сосредоточить свои усилия на одной какой-либо особенности производимой продукции с це­ лью достичь ее определенной уникальности. Это, наоборот, мо­ жет привести к сокращению доли компании на рынке и даже иногда к сокращению объема продаж, но обязательно должно вести к увеличению общей массы получаемой ею прибыли. Следует за­ метить, что все реальные и предполагаемые платежи должны быть приведены к настоящему времени или, как говорят, дисконтиро­ ваны (от английского слова discount, что означает «пересчет»). Деньги, уплаченные сегодня, оказывается, не равны той же сум­ ме, уплаченной завтра. Суть здесь вовсе не в инфляционных про­ цессах. Дело в том, что, откладывая плату за изделие, потребитель в течение некоторого времени оказывается владельцем как изде ЛИЯ, так и денег. Эти деньги он может использовать по своему усмотрению, например положить в банк под проценты. Для оценки коммерческой эффективности всякого проекта, в том числе и автоматической линии, можно применять следующие показатели: • чистый дисконтированный доход (ЧДД), определяемый как просуммированное по всей продолжительности жизненного цик­ ла проекта превышение выручки над затратами, пересчитанное с учетом коэффициента дисконтирования за вычетом капитальных вложений;

• индекс доходности, являюш:ийся отношением величины чи­ стого дисконтированного дохода к величине капитальных вложе­ ний;

• внутренняя норма доходности — это предельное фактическое значение нормы дисконтирования, при которой суммарное пре­ вышение выручки над затратами, пересчитанное с учетом приня­ той нормы дисконтирования, оказывается равным произведен­ ным капитальным затратам. Кроме возможности денежного ущерба или убытков в прямом смысле этого слова, существует опасность того, что предполагае­ мая удача или же намеченная величина прибыли не будут достиг­ нуты. Фактических потерь здесь не произойдет, но существует воз­ можность разочарования. Поэтому в более широком смысле под риском в данном случае следует понимать все то, что может привести к незапланирован­ ному результату или неблагоприятным последствиям. Неблагоп­ риятные последствия следует понимать в широком смысле, а имен­ но как упущенную возможность получения дополнительной вы­ годы. Всякий осторожный деятель, воздерживаясь от решений, не апробированных в прошлом, рискует тем, что упускает возмож­ ность получения дополнительной выгоды.

Контрольные вопросы 1. Какие автоматические линии в машиностроении подразделяют по технологическому признаку? 2. Что характерно для роторных и роторно-конвейерных линий и где они до настоящего времени нашли свое применение? 3. Когда на автоматических линиях в машиностроении применяется бесспутниковая, а когда спутниковая обработка? 4. Что называется автоматической линией с жесткой связью, а что — автоматической линией с гибкой связью? 5. Что называется переналаживаемой, а что — непереналаживаемой автоматической линией? 6. Что называется гибкой в полном смысле этого слова переналажива­ емой автоматической линией?

7. Что такое конструкционная, технологическая и структурная гиб­ кость автоматической линии, ее операционная гибкость и гибкость по объему выпуска? 8. Что является источником информации на автоматических линиях в машиностроении? 9. Какие узлы автоматических линий машиностроения унифицирова­ ны к настоящему времени? 10. На какие разновидности подразделяются транспортные устрой­ ства современных автоматических линий машиностроения? 11. Что представляют собой «закрытые» технологические семейства деталей? 12. Что нужно сделать на переналаживаемой автоматической линии, чтобы перейти к обработке детали другого наименования? 13. Какие требования предъявляются к современным погрузочно-разгрузочным устройствам автоматических линий в машиностроении? 14. Какие существуют компоновки современных систем «погрузочноразгрузочные устройства—станок»? 15. Какие функции при погрузке-разгрузке заготовок и полуфабрика­ тов выполняют современные промышленные роботы? 16. Каковы общие требования к деталям, загружаемым с помощью промышленных роботов? 17. Какова последовательность действий при определении целесооб­ разности обработки новой детали на существующей переналаживаемой автоматической линии? 18. Как следует определять объем запускаемой партии при обработке на переналаживаемой автоматической линии? 19. Каким образом можно определить последовательность запуска в обработку деталей на переналаживаемой автоматической линии? 20. Какие существуют разновидности межоперационных заделов по всей автоматической линии и как они определяются? 21. Для чего на входах и выходах современной автоматической линии должны создаваться запасы? 22. Какое должно существовать соотношение между величинами ра­ бочего и страхового запасов? 23. Что такое двухбункерная система питания автоматической линии? 24. Что такое разветвленная, а что такое эшелонированная структура складирования? 25. Что такое контейнерная обработка при складировании? 26. В чем заключаются «риски развития» при проектировании и изго­ товлении автоматических линий? 27. Что такое дисконтирование?

ГЛАВА МНОГОНОМЕНКЛАТУРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ОБРАБОТКИ И СБОРКИ 6. 1. Открытые технологические семейства деталей и типовые гибкие комплексы Ранее рассмотренные детали машиностроения относились к закрытым технологическим семействам, отличающимся высокой степенью конструктивного и технологического подобия. Это по­ зволяло использовать одно и то же технологическое оборудова­ ние, объединенное в производственные комплексы с одними и теми же рабочими позициями, объединенными в одной и той же или аналогичной последовательности, что и приводило к созда­ нию и применению автоматических линий различной степени гибкости и переналаживаемости. Между тем 70...75 % всех деталей машиностроения относится к о т к р ы т ы м с е м е й с т в а м, не обладающим этими качества­ ми. Примером могут служить разнообразные детали, изготовля­ емые в механических цехах мелких серий. Такие детали имеют тен­ денцию со временем стать преобладающими, особенно при рабо­ те в условиях рыночной экономики и расширения позаказного изготовления. С целью автоматизации производства открытых се­ мейств деталей и создаются автоматизированные гибкие стано­ чные комплексы для многономенклатурной обработки и сборки, характеризующиеся различным масштабом. В производствах, по­ строенных по принципу автоматических линий, для перехода к обработке новой детали поток требуется остановить. Следователь­ но, в таких производствах в каждый момент времени может нахо­ диться в обработке деталь только одного наименования. В комп­ лексах для многономенклатурной обработки и сборки такая оста­ новка не требуется и в обработке одновременно находятся детали нескольких наименований. В традиционных автоматических лини­ ях маршрут перемещения обрабатываемой детали определяется уже на этапе проектирования и задается порядком расположения обо­ рудования, а в комплексах для многономенклатурной обработки и сборки маршрут перемещения обрабатываемой детали может быть любым. Этот маршрут определяется не расстановкой обору­ дования при проектировании, а плановыми документами, разра­ батываемыми внутри этого комплекса и для него при его эксплу атации. Говорят, что в автоматических линиях деталь перемещает­ ся по принципу «станок—станок», а в гибких комплексах для мно­ гономенклатурной обработки и сборки деталь перемещается по принципу «станок—склад —станок», т.е. по любому возможному маршруту, причем допускается возможность его прерывания. Это значит, что партия деталей, прошедших первые операции техно­ логического маршрута в начале месяца, может быть передана на склад, где она будет находиться до конца месяца, дожидаясь вы­ полнения остальных операций технологического маршрута. Г и б к и й к о м п л е к с для многономенклатурной обработки и сборки представляет собой набор быстро переналаживаемых стан­ ков с ЧПУ, связанных автоматизированными адресуемыми транспортно-складскими устройствами, и объединенный с ними в еди­ ную производственную систему общей системой управления, обыч­ но многоуровневой иерархической в большей или меньшей сте­ пени компьютеризованной. Таким образом, техническими предпосылками создания гиб­ ких комплексов для многономенклатурной обработки и сборки являются: • появление быстропереналаживаемого оборудования с ЧПУ;

• появление адресуемых автоматизированных транспортноскладских систем (АТСС);

• появление относительно дешевых и надежных компьютерных средств и систем автоматизации, способных работать в производ­ ственных условиях. В зависимости от масштаба различают гибкие производствен­ ные модули (ГПМ), гибкие автоматизированные участки (ГАУ), гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ), гибкие автоматизиро­ ванные производства (ГАП) и гибкие автоматизированные заво­ ды (ГАЗ). Гибкие производственные модули предназначены для выпол­ нения всего объема работ на одной рабочей позиции в условиях полной автоматизации всего производственного процесса. Это значит, что наряду с рабочими автоматизируются также и вспо­ могательные операции, такие как накопление заготовок и их хра­ нение, определение начала обработки, выбор и подача в зону обработки и возвращение после выполнения этой обработки, по­ иск и смена инструментов, а также операции, связанные с изме­ рением и подналадкой. Обычно такие модули используются в еди­ ничном и мелкосерийном производствах. В гибких автоматизированных участках несколько гибких про­ изводственных модулей, а также и других рабочих позиций, объе­ диняются в единый производственный комплекс. Различия в дли­ тельностях обработки на различных позициях здесь сглаживаются благодаря наличию локальных или центральных складов-накопи­ телей. Подобные участки обычно используют в производствах с характером выпуска от мелко- до крупносерийного. Управление подобным участком осуществляется из единого для всего обору­ дования участка диспетчерского отделения, расположенного, как правило, на самом этом участке. Такие автоматизированные уча­ стки могут также использоваться в качестве базовых элементов для построения автоматизированных цехов, производств и заво­ дов. Заметим, что большая часть реализованных к настоящему вре­ мени комплексов для многономенклатурной обработки и сборки ориентирована на обработку деталей примерно 10 наименований и лишь немногие из них ориентированы на обработку деталей более 200 наименований. Увязка такого разнородного оборудования, как станки и транспортно-складские системы, в единый производственный комп­ лекс и осуществляется системой управления этого комплекса. Фун­ кции управления таким комплексом в зависимости от степени автоматизации производственного процесса могут быть различ­ ными. Однако все эти функции управления должны выполняться. При высокой степени автоматизации большая часть их выполня­ ется компьютерной системой, а остальные — персоналом. При невысокой степени автоматизации это соотношение будет обрат­ ным. Характерный пример производственного гибкого комплекса для многономенклатурной механической обработки деталей схемати­ чески изображен на рис. 6.1. В соответствии с этой схемой такой комплекс функционирует следующим образом. Заготовки в тарах поступают на входные роликовые конвейеры 7 и с помощью крана-штабелера 3 раскладываются по ячейкам стеллажа 2 центрального склада-накопителя. В изображенном на рис. 6.1 случае число рядов этих стеллажей для конкретности рав­ няется четырем, хотя оно может быть любым. Соответственно число кранов-штабелеров равняется двум для обслуживания каждым краном-штабелером двух рядов стеллажей. Затем тары с заготов­ ками из стеллажей подаются этими кранами-штабелерами на вы­ ход стеллажного склада и распределяются кареткой 4 по позици­ ям склада 5 с целью последующей сборки. На рабочих позициях сборки-разборки 6 слесарь-сборщик устанавливает доставленные заготовки на приспособления-спутники, которые, в свою оче­ редь, доставлены кареткой 7 из накопителя этих приспособле­ ний-спутников 8, а затем эти приспособления-спутники вместе с установленными на них заготовками возвращаются на этот нако­ питель. Обработанные детали слесарь-сборщик по мере доставки при­ способлений-спутников снимает с них, и эти обработанные дета­ ли возвращаются в обратном порядке через позиции 5 на стелла­ жи. Приспособления-спутники вместе с установленными на них заготовками кареткой 7 по мере поступления на них запросов до Рис. 6.1. Компоновка функционально полного гибкого комплекса: 7 — входные роликовые конвейеры;

2 — стеллаж;

3 — кран-штабелер;

4 — карет­ ка склада;

5 — позиции склада;

6 — позиции сборки-разборки;

7 — каретка сборки-разборки;

8 — накопитель спутников;

9 — обрабатывающие центры;

10 — механизмы смены спутников;

77 — каретка обрабатывающих центров;

12 — по­ воротный стол;

13 — контрольно-измерительная позиция;

14 — центр управле­ ния;

15 — позиция сборки-разборки инструментальных комплектов;

16 — инст­ рументальный склад;

17 — промежуточный накопитель;

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.