Министерство образования и науки Украины
Реферат
по теме
«Автоматизация производства с внедрением гибких
производственных систем»
Выполнила:
Дата ________ роспись________
Проверил:
Дата ________ роспись_________
Донецк 2008 г.
Содержание
Введение
Характеристика ГПС
Составные части ГПС
ГПС как высшая форма автоматизации
ГПС на базе оборудования с ЧПУ
Перспективы применения ГПС
Список используемой литературы
Введение
Современный этап развития машиностроения характеризуется повышениемэкологических и научно-технических требований к производству. Решением данныхпроблем является полная или же частичная автоматизация производства, так как производстводолжно ставить перед собой следующие задачи:
обеспечить выпуск продукции высокого качества
создание наилучших (благоприятных) условий труда для всехучастников производства
предельное сокращение срока выпуска продукции
снижение себестоимости продукции (наименьшая затрата средствна изготовление единицы изделия).
Решению этих задач способствует внедрение гибкихпроизводственных систем или ГПС.
Главным требованием автоматизации производства являетсяповышение его гибкости, то есть увеличение возможности переналадки на изготовленияразличного вида изделий без остановки производства
Стоит назвать главные технические особенности ГПС:
производственная гибкость — способность автоматическогоперехода на обработку любого изделия
структурная гибкость — способность нормально функционироватьпри отказе отдельных частей
встраиваемость ГПС – способность наращивать техническиесредства методом дополнения
малочисленность обслуживающего персонала.
Характеристика ГПС
Гибкие производственные системы (ГПС) — это совокупность вразных сочетаниях оборудования с ЧПУ (числовое программное управление), роботизированныхкомплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологическогооборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме втечении заданного времени, обладающая свойствами автоматизированной переналадкипри производстве изделий произвольной номенклатурой.
ГПС представляет собой систему, допускающую иерархическуюорганизацию, с комплексно автоматизированным производственным процессом, работавсех компонент которой (технологического оборудования, транспортных и складскихсредств, погрузочно-разгрузочных устройств, мест комплектации, средствизмерения и контроля и т.п.) координируется как единое целое системойуправления, обеспечивающей быстрое изменение программ функционированияэлементов при смене объектов производства.
Как подсистема промышленного комплекса ГПС может бытьопределена с различных позиций. Например, в качестве ГПС можно рассматриватьреализации АСУ ТП в МСЕ-производствах. С более общей точки зрения ГПС означаетинтеграцию на нижнем уровне, при которой сокращается число элементов основногопроизводства, непосредственно управляемых человеком, и создаются возможностидля быстрого реагирования на изменения номенклатуры выпускаемых изделий. ПрименениеГПС в рамках интегрированной системы управления, производством, включающей САПРи АСТПП, означает переход не только к безлюдной, но и к «безбумажной»промышленной технологии.
По уровню организационной структуры ГПС квалифицируютследующим образом на такие виды:
гибкая автоматизированная линия (ГАЛ), система в которойпроизводственное оборудование расставлено в последовательности выполняемыхтехнологических операций;
гибкий автоматизированный участок (ГАУ), система функционирующаяпо технологическому маршруту в котором предусмотрена возможность изменения последовательностииспользования оборудования;
гибкий автоматизированный цех (ГАЦ), система представляющаясобой совокупность гибких линий и роботизированных технологических комплексов.Составные части ГПС
Среди составных частей ГПС нужно назвать следующие:
1. гибкий производственный модуль (ГПМ) — единицатехнологического оборудования для производства изделий произвольнойноменклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программнымуправлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая всефункции, связанные с их изготовлением, и имеющая возможность встраивания вгибкую производственную систему.
В общем случае средства автоматизации ГПМ представляют собойнакопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства удаленияотходов, устройства автоматизированного контроля, включая диагностирование,устройства переналадки и т.д. Частным случаем ГПМ является роботизированныйтехнологический комплекс при условии возможности его встраивания в системуболее высокого уровня
2. роботизированный технологический комплекс (РТК) — совокупностьединицы технологического оборудования промышленного робота и средств оснастки,автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы
3. система обеспечения функционирования ГПС — совокупностьсистем по проектированию изделий, подготовке производства у управлению ГПС. Включаетв себя:
автоматизированная транспортно складская система (АТСС) — система автоматических устройств для хранения разгрузки и доставки изделий
автоматизированная система инструментального обеспечения (АСЦО)- включает в себя участки подготовки инструментов
автоматизированная система контроля (САК).ГПС как высшая форма автоматизации
В своем уже законченном идеальном виде ГПС являются высшей,наиболее развитой формой автоматизации производственного процесса.
Можно сформулировать такие основные принципы организации ГПС.
Принцип совмещения высокой производительности иуниверсальности предполагает на данном уровне развития электронногомашиностроения создание универсальности и автоматизации впрограммно-управляемом и программно-перенастраиваемом оборудовании. Гибкиепроизводственные системы, сравнимые по производительности с автоматическимилиниями, а по гибкости — с универсальным оборудованием, открывают огромныевозможности для интенсификации производства. Например, автоматизациятрансформаторного производства в электронной промышленности осложнена большимконструктивно-технологическим разнообразием его продукции. Именно этопотребовало создания систем с гибко перестраиваемой технологией.
Принцип модульности ГПС строится на базе гибкихпроизводственных модулей. Типовые модули ГПС разработаны для основных видовпроизводств изделий электронной техники.
Принцип иерархичности ГПС предусматривает построениемногоуровневой структуры. На самом нижнем уровне находятся гибкиеавтоматизированные модули, на высших уровнях — гибкие автоматизированные линии,участки, цехи, предприятия в целом. Модульность и иерархичность позволяютразрабатывать ГПС для самого высокого организационного структурного уровня.
Принцип преимущественной программной настройки.
Оборудование ГПС, как основное, так и вспомогательное, присмене изделий перенастраивается путем ввода новых управляющих программ модулей.Перенастройка модулей вручную допустима в минимальных объемах и только вслучаях очевидной экономической неэффективности реализации программнойперенастройки.
Принцип обеспечения максимальной предметной замкнутостипроизводства на возможно более низком уровне структуры ГПС позволяет свести кминимуму затраты на транспорт и манипулирование. Одновременно достигаетсяснижение количества операций при общем повышении гибкости ГПС.
Принцип совместимости технологических, программных,информационных, конструктивных, энергетических и эксплуатационных элементов. Технологическаясовместимость обеспечивает технологическое единство и взаимозаменяемостькомпонентов автоматизированного производства. Она предопределяет необходимостьвыполнения определенных требований к изделию, технологии и технологическомуоборудованию.
Изделие должно быть максимально технологично с точки зрениявозможности автоматизации его производства. например, для распознавания,ориентации и позиционирования деталей при автоматической сборке необходимопредусматривать в них специальные отличительные признаки: реперные знаки,характерные отличительные внешние формы и др. Кроме того, изделия должныобладать высокой степенью конструктивного и технологического подобия,необходимого для организации группового производства.
Достигается это требование унификацией технологиипроизводства изделий и их полуфабрикатов, конструкции деталей, комплектующих иизделий в целом. В свою очередь, все компоненты ГПС: приспособления, оснастка,автоматические устройства загрузки-выгрузки, оборудование — должны в наивысшейстепени удовлетворять требованиям гибкой автоматизации.
Информационная совместимость подсистем ГПС обеспечивает их оптимальноевзаимодействие при выполнении заданных функций. Для ее достижения вводятся вдействие стандартные блоки связи с ЭВМ, выдерживается строгая регламентациявходных и выходных параметров модулей на всех иерархических уровнях системы,входных и выходных сигналов для управляющих воздействий.
В условиях постоянного повышения стоимости программногообеспечения больших систем, во все больших пропорциях превышающей стоимостьтехнических средств, особенно важное значение приобретает внутри — имежуровневая программная совместимость оборудования.
Конструктивная совместимость обеспечивает единство исогласованность геометрических параметров, эстетических и эргономическиххарактеристик. Она достигается созданием единой конструктивной базы дляфункционально подобных модулей всех уровней при условии обязательнойсогласованности конструкций низших иерархических уровней с конструкциями высшихуровней.
Эксплуатационная совместимость обеспечивает согласованностьхарактеристик, определяющих условия работы оборудования, его долговечность,ремонтопригодность, надежность, и метрологических характеристик, а такжесоответствие требованиям электронно-вакуумной гигиены, технологическогомикроклимата и т.д.
Энергетическая совместимость обеспечивает согласованностьпотребляемых энергетических средств: воды, электроэнергии, сжатого воздуха,жидких газов, вакуума и т.д. При комплектовании ГПС необходимо стремиться кминимальному количеству разновидностей применяемых видов энергии.
Выбору объекта для создания ГПС предшествует анализпроизводственного процесса на данном предприятии с целью определениясоответствия его организационно-технологической структуры принципам групповогопроизводства, т.е. определения степени готовности предприятия к созданию ГПС.ГПС на базе оборудования с ЧПУ
Основным технологическим оборудованием ГПС являются станки (токарные,сверлильные, фрезерные, зубонарезные и зубообрабатывающие, шлифовальные, идругие) оснащенные системой ЧПУ. К ним предъявляются следующие требования:
высокая мощность электродвигателя
повышенная жесткость несущих частей станка
такая компоновка станка, которая обеспечила бы свободныйотвод стружи и смазочно охлаждающей жидкости
высокая скорость рабочих органов
малая продолжительность переналадки станка
автоматическая смена режущего инструмента
применение встраиваемых в станок конвейеров для удалениястружки
хороший доступ к рабочей зоне и органам управления
применение малогабаритных устройств ЧПУ.
Выбор технических средств формирующих ГПС, определяет ееструктурно компоновочное решение. Основу проходной информации составляютсведенья о подлежащих обработке деталях и условия их изготовления (номенклатура,материал, форма, габаритные размеры, масса, требования к точности иизготовления, число обрабатываемых сторон, наличие термообработки, характертехнологических операций и последовательности их выполнения).
Все детали подлежащие автоматической обработке можно условноразделить на детали типа тел вращения и корпусные детали.
К деталям типа тел вращения относятся те детали в которыхдлина больше или равна удвоенному максимальному диаметру (то есть L ³ 2 dmax), у корпусных деталей длинаменьше или равна диаметру (L £ d).Перспективы применения ГПС
Гибкие производственные системы или ГПС находят применение восновном в станкостроении, машиностроении.
Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:
управление транспортными системами и работой станковосуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;
число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПСсоставлено из 4-5 станков и 15% из 8 — 10;
реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);
наибольший экономический эффект от использования ГПСдостигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования приобработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например вГермании их 60%, в Японии — более 70, в США — около 90%;
различна и степень гибкости ГПС. Например, в США преобладаютсистемы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии — от 50до 200;
нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 — 4,5года.
К основным перспективам применения ГПС можно отнестиследующие:
одновременное повышение эффективности и гибкости;
повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;
усовершенствование таких измерительно-контрольных методов,которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента иобрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматическойподналадки;
уменьшение количества приспособлений и палет за счетавтоматизации крепления деталей;
введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие,термообработка, сборка и т.д.;
развитие профилактического техобслуживания.
Следует сказать, что внедрение ГПС в промышленномпроизводстве позволяет получить:
более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 разабольше по сравнению с применением отдельных станков);
более короткое время прохода производства;
уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшаетсяколичество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции,привязанного к производству;
более ясный поток материала, меньше перетранспортировок именьше точек управления производством;
уменьшаются расходы на заработную плату;
более ровное качество продукции;
более удобная и благоприятная обстановка и условия работыдля работающих.
Список используемой литературы
1. «Технологические основыгибких производственных систем» Медведев, В.П. Вороненко, В.Н. Брюханов,2000 г.
2. «Роботизированныетехнологические комплексы в ГПС» Н.М. Довбня, А.Н. Кондратьев, Е.И. Юревич,2000 г.
3. «Гибкие производственныесистемы электронной техники». А.Т. Александрова, Е.С. Ермаков, 2003 г.