2. Автоматизация производственных и технологических процессов

В основе понятия автоматизации производственных процессов лежит замена физического и умственного труда человека машинным трудом. Чтобы эта замена была экономически эффективной, необходимо создание:

• технологичных конструкций изделий;

• технологических процессов, оптимальных с точки зрения производительности и себестоимости;

• условий технологического обеспечения качества выпускаемой продукции;

• надежных и безопасных устройств автоматизации холостых ходов рабочего цикла.

Поэтому понятие автоматизации производственных процессов включает комплекс мероприятий, направленных на сокращение числа работающих в целях повышения эффективности производ­ства, качества продукции и улучшения условий труда. Очевидно, что автоматизация технологических процессов представляет собой создание технологий с минимальным участием людей.

3. Уровни автоматизации производственных процессов

Автоматизация производственных процессов может осуществляться на разных уровнях.

Автоматизация имеет так называемый нулевой уровень, если в производстве участие человека исключается только при выполнении рабочих ходов (вращение шпинделя, движение подачи инст­рументов и др.). Такую автоматизацию назвали механизацией. Можно сказать, что механизация — это автоматизация рабочих ходов. Отсюда следует, что автоматизация предусматривает механизацию.

Автоматизация первого уровня ограничивается созданием устройств, цель применения которых — исключить участие человека при выполнении холостых ходов на отдельно взятом оборудовании. Такая автоматизация называется автоматизацией рабочего цикла в серийном и поточном производстве.

Холостые ходы в норме штучного времени, определяющем трудоемкость операции, учитываются в виде вспомогательного времени t_в и времени технического обслуживания t_{T o6}:

где t₀ — основное время, которое учитывает время рабочих ходов, t₀ =t_рх; t_B — вспомогательное время, включает отвод и подвод инструмента, загрузку оборудования и контроль; t_т.o6. — время технического обслуживания, затрачиваемое на смену ин­струмента, наладку оборудования, устранение отходов и управление; t_орг — время обслуживания оборудования; t_отд — время отдыха рабочего.

На первом уровне автоматизации рабочие машины еще не связаны между собой автоматической связью. Поэтому транспортировка и контроль объекта производства выполняются с участием человека. На этом уровне создаются и применяются станки-автоматы и полуавтоматы. На автоматах рабочий цикл выполняется и повторяется без участия человека. На полуавтоматах для выполнения и повторения рабочего цикла требуется участие человека.

Например, современный токарный многошпиндельный автомат выполняет обтачивание, сверление, зенкерование, развертывание и нарезание резьбы на заготовке из прутка. Такой автомат может заменить до 10 универсальных станков за счет автоматизации и совмещения холостых и рабочих ходов, высокой концентрации операций.

Автоматизация второго уровня — это автоматизация технологических процессов. На этом уровне решаются задачи автоматизации транспортировки, контроля объекта производства, удаления отходов и управления системами машин. В качестве технологического оборудования создаются и применяются автоматические линии, гибкие производственные системы (ГПС).

Автоматической линией называют автоматически действующую систему машин, установленных в технологической последовательности и объединенных средствами транспортировки, загрузки, контроля, управления и устранения отходов. Например, линия по обработке ведущей конической шестерни редуктора автомобиля высвобождает до 20 рабочих и окупается через три года при соот­ветствующей программе выпуска.

Автоматическая линия состоит из технологического оборудования, которое компонуется под определенный вид транспорта и связывается с ним устройствами загрузки (манипуляторами, лотками, подъемниками). Линия включает кроме рабочих позиций и холостые позиции, которые необходимы для осмотра и обслуживания линии (рис. 1).

Если линия включает позиции с участием человека, то она называется автоматизированной.

Третий уровень автоматизации — комплексная автоматизация, которая охватывает все этапы и звенья производственного

Рис. 1. Автоматическая линия механической обработки зубчатого колеса: 1— пластинчатый транспортер; 2 — токарный станок; 3 — портальный манипу­лятор; 4 — зубообрабатывающий станок; 5 — агрегатный станок; 6 — моечная установка; 7 — шлифовальный станок; 8 — контрольная станция; 9 — емкость для бракованных деталей;

10 — лоток

процесса, начиная от заготовительных процессов и заканчивая испытаниями и отправкой готовых изделий. Комплексная автома­тизация требует освоения всех предшествующих уровней автома­тизации. Она связана с высокой технической оснащенностью про­изводства и большими капитальными затратами. Такая автомати­зация эффективна при достаточно больших программах выпуска изделий стабильной конструкции и узкой номенклатуры (произ­водство подшипников, отдельных агрегатов машин, элементов электрооборудования и др.).

Вместе с тем именно комплексная автоматизация позволяет обеспечить развитие производства в целом, так как имеет наи­большую эффективность капитальных затрат. Чтобы показать воз­можности такой автоматизации, рассмотрим в качестве примера автоматический завод по выпуску автомобильных рам в США. При выпуске до 10000 рам в сутки завод имеет штат в 160 человек, который в основном состоит из инженеров и наладчиков. При работе без применения комплексной автоматизации для выполнения той же производственной программы понадобилось бы не менее 12000 человек.

На третьем уровне автоматизации решаются задачи автоматизации складирования и межцеховой транспортировки изделий с автоматическим адресованием, переработки отходов и управления производством на базе широкого применения ЭВМ. На этом уровне участие человека сводится к обслуживанию оборудования и поддержанию его в рабочем состоянии.