1. Обзор и постановка задачи

1. Область применения роботизированных технологий

Автоматизация производств как средство эффективного роста производительности труда и улучшения качества продукции зависит от уровня развития науки, техники и от используемых средств производства.

Комплексная автоматизация массового хранения с жесткой автоматизацией производственных процессов и использование узкоспециализированного автоматического оборудования и автоматических линий оправдали себя тем, что предусматривают хранение очень большого объема одинаковой или мало отличающейся по техническим параметрам продукции. Однако, специфика и тенденция развития современных производств в различных отраслях таковы, что достижения современной науки и новейших технологий требуют хранения продукции с разнообразными параметрами, характеристиками и условиями хранения.

Эти требования привели к необходимости создания и внедрения качественно новых автоматизированных систем хранения, обеспечивающих возможность их гибкой переналадки на хранение различных видов продукции в пределах их технических возможностей и при одновременной полной автоматизации процессов.

Поэтому встал вопрос о реализации «безлюдных технологий». Понятие «безлюдная» не означает, что человек не участвует в производстве, а предусматривает возможность длительного функционирования технического оборудования (ТО) в производственном комплексе в автоматическом режиме. Для реализации «безлюдной» гибкой технологии необходимо было автоматизировать все процессы переналадки оборудования, в том числе «загрузка-разгрузка» продукции, удаление отходов, управление всем производственным процессом.

«Безлюдные» гибкие автоматизированные производства имеют различные уровни автоматизации в виде гибких производственных модулей (ГПМ), гибких автоматических линий (ГАЛ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ), гибких автоматизированных систем производств (ГАП/ГАПС). Следует иметь в виду, что каждый из выше указанных уровней или классов гибких производств объединяются общим понятием гибкая производственная система (ГПС).

Под гибкой производственной системой понимается совокупность (или отдельная единица) технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при хранении изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Процесс развития автоматизации на промышленных предприятиях происходит в несколько этапов. На первом этапе проводилась автоматизация отдельных операций или их групп с полным или частичным освобождением рабочего от выполнения трудоемких, вредных, монотонных операций. В этих условиях создавались полуавтоматы и автоматы.

Второй этап развития автоматизации характеризуется появлением автоматической линии, т. е. автоматической системы машин, расположенных по ходу технологического процесса и осуществляющих без непосредственного участия человека в определенной последовательности и с заданным ритмом технологические операции по хранению продукции. Человеком выполняются функции наладки и управления.

Комплексной автоматизации мелкосерийного и серийного хранения в условиях ГАП должно предшествовать выполнение следующих требований:

• резкое повышение уровня технологического проектирования (на основе САПР);

• создание программируемой технологии основных и вспомогательных процессов и процессов управления информацией;

• совершенствование инженерных разработок во взаимосвязи с решением широкого круга вопросов по стандартизации в целях достижения встраиваемости, сопряженности и надежности функционирования всех компонентов (модулей) ГАП;

• пересмотр состава, структуры, категории сложности и оценки труда с учетом того, что труд инженерно-технических работников в условиях ГАП становится неотъемлемой и определяющей частью основного производственного процесса;

• обеспечение сопряженности и тиражируемости программ управления, быстрой переналадки и перепрограммирования компонентов ГАП.

Из основных и вспомогательных гибких производственных модулей комплектуются гибкие производственные комплексы, перенастраиваемые линии, участки, пролеты, цеха и заводы. ГАП первого поколения были созданы на базе многооперационных станков типа «обрабатывающий центр». За основу построения этих ГАП был принят блочно-модульный принцип, характерный для средств вычислительной техники. Первичная единица комплексирования при создании ГАП — гибкий производственный модуль (ГПМ), представляет собой, например, совокупность токарных станков с ЧПУ, специализированных роботов — автооператоров и накопителей заготовок.

На уровне участка, поточной линии, пролета ГАП может состоять из ГПМ, построенных на базе основного технологического оборудования и автоматизированной системы управления технологическими процессами и оборудованием.

На уровне цеха ГАП включает автоматизированные участки, пролеты и линии основного производства, автоматизированную систему управления и обеспечения, автоматизированные участки технологической подготовки производства, автоматизированные участки комплектования, транспортирования, складирования, технического обеспечения и удаления отходов производства.

На уровне завода ГАП состоит из автоматизированных цехов основного и вспомогательного производства, системы автоматизированного проектирования и интегрированной автоматизированной системы планирования, управления и обеспечения производства; интегрированной системы автоматизации технологических процессов, включая все стадии производства; автоматизированной системы технического обслуживания и ремонта оборудования; транспортной и складской системы.

По степени автоматизации АСУП подразделяют на:

• автоматические (полностью автоматика, без участия человека-оператора);

• автоматизированные (автоматика с участием человека-оператора, дополняющего работу АСУП).

АСУП можно разделить на несколько уровней, их число зависит от исполнения ГПС:

• на внешнем уровне находится устройство управления станком, роботом, транспортом;

• следующий уровень представляет собой концентратор каналов связи от устройств нижнего уровня, который может быть выполнен в виде микро ЭВМ;

• третий уровень, это система управления ГПС;

• четвертый – система управления заводом.

Основные функции АСУП:

• управление транспортными перемещениями;

• наблюдение за всем производственным процессом;

• вывод данных на печать;

• вывод информации на монитор;

• сигнализирование при необходимости в случае аварийной ситуации;

• технологическая подготовка производства;

• управление технологическим процессом производства;

• управление инструментальным обеспечением;

• оперативное планирование.

Состоит АСУП из средств вычислительной техники — управляющих ЭВМ, связанных в единый комплекс с помощью интерфейсных устройств и линий передачи данных, и программного обеспечения, предназначенного для управления отдельными единицами автоматизированного оборудования всех подсистем и системы в целом. Она базируется на использовании оборудования с ЧПУ, ГПМ. Программное управление автоматизированных систем технического оборудования основывается на применении программы, определяющей порядок действий с целью получения требуемого результата. Вычислительные машины, устройства сопряжения с объектами и передачи данных являются аппаратурными средствами системы управления ГПС, функционирующими под управлением программных средств.

В состав АСУ ГПС входят следующие подсистемы:

-подсистема УТСС (подсистема АСУП, необходимая для управления транспортно-складской системой)

-подсистема УТПП (подсистема АСУП, осуществляющая управление технологическим процессом производства)

-подсистема ТПП (подсистема АСУП, осуществляющая технологическую подготовку производства)

-подсистема УИО (подсистема АСУП, для управления инструментальным обеспечением)

-подсистема ОКП (подсистема АСУП, осуществляющая оперативно-календарное планирование)