Классификация и области применения ГПС

Гибкими производственными системами называют совокупность металлообрабатывающего и вспомогательного обо­рудования (транспортного, накопительного, погрузочно-разгрузочного и т.д.), работающего в автоматическом режиме и седи­ной системой управления в условиях многономенклатурного производства

Как правило, оборудование имеет системы числового программного управления (ЧПУ) с ЭВМ различного уровня. Особенность ГПС заключается в том, что ее оборудование в течение заданного периода времени может работать в автоматическом режиме, т.е. с ограниченным участием обслуживающего персонала (так называемый 'безлюдный" режим), а переналадка оборудования на изготовление новой продукции осуществляется в автоматизированном (с ограниченным участием человека) режиме.

С помощью систем ЧПУ, инструментальных магазинов и других технических средств возможна переналадка с малыми потерями времени.

В гибких производственных системах изменяют:

- номенклатуру изготавливаемых изделий; объем производства (варьируют объем выпуска различных типов деталей); последовательность операций в технологическом процессе; состав оборудования при отказе, так как предусмотрена его взаимозаменяемость; материал, из которого изготовляют изделие; номенклатуру изделий в соответствии с техническими возможностями оборудования.

Гибкие производственные системы можно классифициро­вать по следующим признакам: организационному, комплекс­ности изготовления изделий, виду обработки, разновидности об­рабатываемых изделий, уровню автоматизации.

По организационному признаку ГПС подразделяют (табл.4) на гибкую автоматизированную линию* (ГАЛ), гибкий автома­тизированный участок (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ). Таким образом верхним уровнем ГПС является ГАЦ.

В состав ГАЦ в общем случае могут входить ГАЛ, ГАУ, роботизированные технологические линии и участки, а также отдельное технологическое оборудование: гибкие производст­венные модули (ГПМ), отдельные станки с ЧПУ и др.

ГАЛ состоит из гибких производственных модулей с ЧПУ или из оборудования, управляемого программируемыми конт­роллерами, объединенных единой автоматизированной системой управления. Особенностью компоновки ГАЛ является располо­жение технологического оборудования в принятой последова­тельности технологических операций. Отличие от традиционных АЛ заключается в том, что на ГАЛ можно обрабатывать широ­кую номенклатуру деталей, близких по массогабаритным характеристикам. В ГАЛ транспортная система перемещает обрабатываемые изделия только по заранее определенным маршрутам. При этом гибкость производства осуществляется путем приме­нения станков с ЧПУ, смены на станках отдельных агрегатов, углов и многошпиндельных головок, поворота обрабатываемой I«тали на необходимый угол и др.

Табл. 4 Организационная структура ГПС

ГАУ состоит из гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления, в которой а отличие от ГАЛ может изменяться последовательность технологических операций. В результате этого достигается максимальная загрузка встроенного оборудования, а его гибкость позво­ляет изготовлять детали в виде сборочных комплектов (в номенклатуре деталей, изготовляемых на участке). " В состав ГАУ может дополнительно входить отдельно функционирующее технологическое оборудование, не связанное с остальным системой управления или общей транспортной систе­мой. Кроме того, операционные ГАУ ГПС служат практически для всех видов обработки (технологических операций) машино­строительного изделия, например: литья, обработки давлением, сварки и пайки, обработки резанием, термообработки, нанесе­ния покрытий, сборки контроля и испытания. Из операцион­ных ГАУ комплектуются предметные и узловые.

Предметные ГАУ —системы машин, на которых полностью (комплексно) обрабатывается (от заготовки до готового изделия) определенная группа изделий, например валов, втулок, корпусов, планок и т.п., или две и более групп изделий (тела.вращения и планки).

В состав предметных участков включаются, например, для обработки тел вращения многоцелевые станки токарной и сверлильно-фрезерно-расточной групп, контрольно-измерительные машины и другое технологическое оборудование.

Узловые ГАУ -системы машин, продуктом производства которых являются комплекты деталей и узлы определенных типоразмеров. Комплекты деталей дополняются со склада недо­стающими покупными деталями, а затем они ритмично поступа­ет на автоматизированный сборочный участок, где выполняются операции сборки и при необходимости упаковки.

Операционные ГАУ входят в состав предметных, а последние—в узловые. Поэтапное внедрение ГПС ускоряет ввод в эксплуатацию отдельных участков и получение прибыли от них. В ГАУ имеются неавтоматизированные рабочие места, где выпол­няются отдельные ручные операции. Например, загрузка обрабатываемых изделий на приспособления-спутники и разгрузка с них производятся вручную, а доставка спутников с изделиями на станки и закрепление их в рабочей зоне — автоматически.

В состав ГАУ и ГАЛ, как видно из табл.4 могут входить роботизированные технологические комплексы (РТК). В комплекты РТК включено технологическое оборудование (станок), промышленный робот (ПР) и дополнительные средства оснащения, например, магазин заготовок, тактовый стол и т.п. Из нес­кольких РТК компонуются роботизированные технологические линии или участки, которые связаны между собой транспортными средствами и системой управления и обслуживаются одним или несколькими промышленными роботами. Отличие между роботизированными линиями и участками заключается в уста­новке и использовании технологического оборудования. В первом случае оно устанавливается в последовательности, необхо­димой для выполнения данного технологического процесса (или процессов); во втором предусматривается возможность изменения последовательности установки и использования технологического оборудования, при этом работа осуществляет­ся по системе "станок — склад".

Классификация ГПС по назначению показана на примере ГАУ. ГАУ подразделяются на операционные, предметные и уз­ловые (табл.5), что характеризует комплексность изготовления изделий.

Операционные ГАУ служат для выполнения однородных тех­нологических операций, являющихся частью комплексного тех­нологического процесса обработки определенной группы изде­лий. Участки комплектуются высокопроизводительным специа­лизированным оборудованием.

ГПС используются для автоматизации производств раз­личной серийности. К ГПС, применяемым в мелкосерийном и серийном производствах, предъявляются особые требования, отличные от требований к ГПС, предназначенным для крупно­серийного производства.

В условиях многономенклатурного серийного производства определяющим фактором для ГПС является максимальная гибкость и загрузка каждой единицы оборудования. Для этого необходимо оборудование, обладающее свойством переналаживаемости, т.е. многоцелевое оборудование с ЧПУ. Оно устанавливается в ГАУ и роботизированных технологических участках.

В условиях крупносерийного производства, когда обрабаты­ваемые детали меняются значительно реже, чем в серийном про­изводстве, решающим фактором становится обеспечение максимальной производительности на каждой отдельной операции при поточном методе производства. Это обусловливает использование многоинструментального (многошпиндельного) оборудования в составе ГАЛ. В отличие от традиционных АЛ также применяются многошпиндельные станки, такое оборудование должно обладать определенной гибкостью, для чего оно оснаща­ется, например, магазином сменных шпиндельных коробок, револьверными головками и управляется системой ЧПУ или с помощью программируемых командоаппаратов (контроллеров).

 

Табл. 5 Классификация ГАУ по функциональному назначению

 

ГПС отличаются также по уровню автоматизации, т.е. на каждом уровне автоматизации выполняются в автоматическом режиме определенные функции (табл.6). Уровень автоматизации ГПС в значительной степени зависит от уровня автоматиза­ции основного технологического оборудования — гибких произ­водственных модулей, из которых комплектуется ГПС. При выборе уровня автоматизации ГПС необходимо руководство­ваться технико-экономическими соображениями, поскольку чем выше уровень автоматизации ГПС и входящего в нее обору­дования, тем выше их стоимость.

Табл. 6