Основные этапы автоматизации производственного процесса

Первым этапом автоматизации производственных процессов явилась автоматизация рабочего цикла машины, создание машин-автоматов и полуавтоматов. Рабочие машины классифицируются по следующим признакам: технологическое назначение, степень универсальности, степень автоматизации. Значительная часть этих признаков отражается в названиях машин, например, универсальный токарный станок, многошпиндельный токарный автомат, вертикальный многошпиндельный специальный токарный полуавтомат и т.д.

Развитие автоматизации неизбежно связано с повышением производительности машин и сокращением количества обслуживающих рабочих, но при этом происходит увеличение их стоимости, ремонтосложности, усложнение наладки и обслуживания.

Исторически первой группой машин по степени автоматизации явились универсальные станки с ручным управлением. Их особенностью является то, что рабочие операции выполняются машиной, а управление и холостые ходы человеком, с помощью штурвалов, маховиков, кнопок и т.д.

В настоящее время универсальные станки постоянно совершенствуются, их снабжают средствами механизации и малой автоматизации, однако это не меняет их основного признака – постоянного присутствия человека и его участия в выполнении рабочего цикла. Специфически характеристики неавтоматизированного универсального оборудования обусловили его применения в серийном и опытном производстве.

Массовое производство повлекло широкое применение универсальных автоматов и полуавтоматов – оборудования второй группы. Их отличает высокая производительность и возможности многостаночного обслуживания. Примером такого оборудования может служить универсальный многошпиндельный токарный автомат последовательного действия с горизонтальной осью. Обрабатываемые изделия закрепляются в зажимных патронах шпинделей. Обработка производится с поперечных суппортов, на каждой позиции, и центрального продольного суппорта во время стоянки шпиндельного блока.

На этом автомате выполняют полный комплекс операций для обработки тел вращения. Программоносителем является распределительный вал с кулачками и рычажной системой. Рабочий цикл соответствует одному обороту распределительного вала и, следовательно, одному срабатыванию каждого из основных механизмов. Все операции обработки в различных позициях выполняются одновременно, т.е., совмещаются между собой. Время рабочего цикла равно длительности самой продолжительной операции. Производительность универсальных автоматов во много раз выше производительности неавтоматизированных станков. Однако переналадка такого автомата занимает несколько часов и требует замены кулачков, копиров, регулирование рычажной системы, кинематической перестройки, замены инструментов и оснастки.

В условиях массового производства отпадает необходимость в переналадке оборудования, но велики требования к его производительности, что повлекло появление третьей группы машин – специализированных и специальных автоматов и полуавтоматов. Специализированные станки можно переналадить на обработку узкой группы однотипных изделий, а специальные нет. Высокая специализация позволяет значительно упростить конструкцию станка, повысить режимы обработки. Любое специальное оборудование является уникальным, стоимость его велика, сроки изготовления и поставки составляют несколько лет и может получиться так, что объект производства устареет. При смене обрабатываемых изделий специальное оборудование списывается.

Четвёртая группа - агрегатные станки, к настоящему времени получили широкое распространение. Они компонуются на базе унифицированных узлов с минимальным количеством оригинальных конструктивных элементов и наиболее часто используются для обработки корпусных деталей.

Агрегатные станки решают проблемы автоматизации, прежде всего массового производства, так как они не предусматривают переналадки.

Решить проблемы автоматизации в серийном производстве позволяют станки с числовым программным управлением. В настоящее время ЧПУ применяется для автоматизации многих типов технологического оборудования. Особенность станков с ЧПУ - высокая мобильность и повышенная степень автоматизации.

Высшей формой автоматизированного производства на первом этапе являются поточные линии из автоматов и полуавтоматов.

Второй этап - автоматизация систем машин. Создание автоматических линий с механизмами междустаночной транспортировки, с изменением ориентации изделий, накоплением заделов. Применением систем управления машинными комплексами. Различают линии: с жёсткой и гибкой межагрегатной связью; линии из агрегатных станков; линии из типового оборудования; линии из специального оборудования. Общей тенденцией второго этапа является появление автоматических линий с программным управлением, которые позволяют решать вопросы массового и серийного производства и становятся основой комплексной автоматизации.

Третьим этапом автоматизации является комплексная автоматизация производственных процессов, создание автоматических цехов и заводов. Для осуществления комплексной автоматизации необходимо решение задач межучастковой и межцеховой транспортировки, автоматизации складирования, автоматизации управления производством.

Автоматические цехи классифицируются по типу используемого оборудования: а) унифицированного; б) типового и специального; в) оборудования с ЧПУ. В настоящее время высший уровень автоматизации производственных процессов может быть достигнут лишь при использовании интегрированных производственных комплексов (ИПК), которые объединяют ГПС всех производств.