Гибкие производственные системы

Гибкие  производственные системы (ГПС) металлообработки деталей.

Содержание

Введение 3

1.1 Основные  понятия и определения 5

1.2 Классификация  производственных систем 6

2.1. Основные  характеристики гибкого автоматизированного  производства 9

2.1.1. Производительность ГПС 9

2.1.2. Понятие  о гибкости автоматизированного  производства 9

2.1.2.1. Характерные  элементы гибкости 10

2.1.2.2. Виды  гибкости 11

2.1.3. Эффективность  работы ГПС 11

3. Станочная  система ГПС 13

3.1. Классификация  и основные определения 13

3.2. Оборудование, применяемое в ГПС 13

3.2.1. Оборудование  для изготовления заготовок 13

3.2.2. Станки  токарной группы 16

3.2.3. Станки  для обработки корпусных и  плоскостных деталей 17

Список  использованной литературы 19

Введение

В нашей  стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов.

Недостаток - узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи  с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В промышленно  развитых странах крупносерийное и  массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и  серийное производство - 80 %.

В целях  разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

В Японии - гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

В США - гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

В нашей  стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую  из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

Анализ  ГПС позволяет сделать некоторые  выводы:

управление  транспортными системами и работой  станков осуществляется одной или  несколькими отдельными ЭВМ;

число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 - 10;

реже  встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);

наибольший  экономический эффект от использования  ГПС достигается при обработке  корпусных деталей, нежели от их использования  при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии - более 70, в США - около 90%;

различна  и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы  для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии - от 50 до 200;

нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

Проблемы, возникшие при применении гибких систем

ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей  по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;

разработка  и введение в эксплуатацию комплексной  ГПС оказалось трудным, а также  дорогостоящим;

из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;

имеется мало поставщиков систем, которые  могут поставлять сложные системы.

в некоторых  случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;

конструктивные  элементы ГАПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.

Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;

Длительный  срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

Перспективы применения гибких систем

одновременное повышение эффективности и гибкости;

повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;

усовершенствование  таких измерительно-контрольных  методов, которые контролируют в  процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;

уменьшение  количества приспособлений и палет  за счет автоматизации крепления  деталей;

введение  в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д.;

развитие  профилактического техобслуживания.

Значение  ГПС

более высокий коэффициент использования  станков (в 2-4 раза больше по сравнению  с применением отдельных станков);

более короткое время прохода производства;

уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;

более ясный поток материала, меньше перетранспортировок  и меньше точек управления производством;

уменьшаются расходы на заработную плату;

более ровное качество продукции;

более удобная и благоприятная обстановка и условия работы для работающих.

1.1

Основные понятия и определения

Производственным  процессом в машиностроении называют совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий. В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия необходимы еще и вспомогательные процессы

Основные  этапы производственного процесса:

получение и складирование заготовок;

доставка  заготовок к рабочим позициям;

различные виды механической обработки;

перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями;

контроль  качества;

хранение  на складах;

сборка  изделий;

испытание, регулировка;

окраска, отделка, упаковка и отправка.

Различные этапы производственного процесса на машиностроительном заводе могут  выполняться в отделочных цехах или в одном цехе.

В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производственная система (ГПС) (гибкое автоматизированное производство - ГАП) - совокупность в  разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических  комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Периоды развития ГАП:

1 период - 60-70 годы - разработка и проверка  базисных принципов создания;

2 период - 80 годы - разработка и создание  элементной техники и технологии;

3 период - 90 годы - разработка и создание  системы комплексов ГП.

Наибольшее  распространение получили ГАП в  механообработке. Здесь сформировались типичные структуры - модули, объединяемые в линии или участки с помощью  транспортно-складских систем. Состав модуля включает:

· обрабатывающий центр;

· накопитель палет или кассет и средства ЧПУ.

Сравнительные данные по использованию ГАП в  различных технологиях:

- металлообработка  резанием - 50 %;

- металлообработка  формовкой - 21 %;

- сварка - 12 %;

- сборка - 5 %;

- остальные  технологии - 12 %.

Сложнее всего происходит внедрение ГАП  в сборочные производство, это  связано:

- со  сложностью и разнообразием объектов  сборки и необходимой для этой  сборки оснастки;

- коротким  циклом операций сборки;

- нежесткостью  или упругостью деталей;

- необходимостью  в настройке, подгонке и учете  малых допусков в сочленении  деталей.

В сборочных  ГАП центральным компонентом  являются роботы с развитой сенсорикой и высоким уровнем машинного  интеллекта, что влияет на увеличение уровня затрат при создании ГАП сборки. Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого распространения, то приходится резко повышать затраты на периферийное оборудование и оснастку, создавая условия для применения более простых роботов. При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля. Далее будут более подробно рассмотрены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако, ГАП не является эффективным для любых типов производств.

В настоящее  время роботы в основном применяются  при операциях транспортирования, сборки, обслуживания обрабатывающего  оборудования, сварки и контроля. С  точки зрения вычислительной нагрузки на управляющую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида:

· информационно  простые операции, к ним относятся  операции переноса большого числа предметов  или тяжелых предметов;

· информационно  сложные операции (сборки и контроля).

Основным  направлением совершенствования роботов  является развитие применения микро-ЭВМ с 8, 16 и 32-разрядными микропроцессорами, развитыми операционными системами и задачеориентированными языками программирования высокого уровня. Перспективным направлением является использование аналоговых микропроцессоров, т.е. больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы - микропроцессор, так и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, схемы управления периферийными устройствами.

Для реализации высоконадежных систем управления роботами все больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС, т.к. в этих устройствах имеются резервные узлы, средства диагностики отказов и самовосстановления, реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности роботоориентированных вычислительных устройств до показателей, отвечающих производственным требованиям.

1.2 Классификация  производственных систем

Изучение  современного производства, разработок и проектов показывает, что спектр решений гибких производственных систем простирается от производственных модулей на базе одного станка с ЧПУ до объединенных компьютером производственных участков и цехов.

Основными классификационными признаками ГАП  являются:

масштабность  структуры;

сфера использования (по группам отраслевых производств, видам работ, массе и габаритам продукции);

технический уровень (гибкость, степень автоматизации, рост производительности).

По  масштабности ГАП разделяется:

Гибкий  производственный модуль (ГПМ)

Единица технологического оборудования для  производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.