6.7. Гибкие производственные системы и автоматизированные системы управления производством

6.7. 1. Гибкие производственные системы

Развитие радиоэлектроники, вычислительной техни­ки и программных средств, станков с ЧПУ, робототех­ники обусловило создание базы для автоматизации се­рийного, мелкосерийного и единичного производства, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству (ГАП) и к массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС).

Гибкое производство — это такое производство, в ко­тором представляется возможность за короткое время и при минимальных затратах на том же оборудовании без перерыва производственного процесса и не оста­навливая оборудования переходить на производство других изделий произвольной номенклатуры в преде­лах технических возможностей и технологического на­значения оборудования. ГПС являются специализированными средствами ав­томатизации, необходимыми для повышения эффективности мелкосерийного производст­ва. Они представляют собой разновидность комплексного автоматизированного производства, построенного по блочно-модульному принципу.

Основными принципами работы ГПС являются:

1. блочно-модульная форма построения;

2. использование групповых технологических процессов;

1. комплексная автоматизация всех основных и вспо­могательных операций.

Структурно ГПС состоит из двух частей: производст­венно-технологической и информационно-управляющей.

Функционирование ГПС обеспечивают две группы элементов:

• производственно-технологические функциональ­ные элементы ГАП, составляющие производственно-технологическую часть ГПС;

• электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычис­лительную и управляющую часть ГПС.

Производственно-технологическая часть ГПС предназна­чена для выполнения всех основных и вспомогательных технологических процессов и операций над элементами ма­териального потока.

Основными элементами производственно-техноло­гической части ГПС являются: набор гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированный технологиче­ский комплекс (РТК) и система обеспечения.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) - это еди­ница технологического оборудования промышленного робота и средств оснащения для производства изделий произвольной номенклатуры, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все производственные функции, имеющая возможность встраиваться в более сложную систему.

В зависимости от размера ГПС и характера выполняе­мых ею функций, гибкие производственные модули ин­тегрируются между собой, формируя такие разновидно­сти гибкого производства, как:

• гибкая автоматизированная линия;

• гибкий автоматизированный участок;

• гибкий автоматизированный цех;

• гибкое автоматизированное предприятие.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) — это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роторов и средств их оснащения.

Система обеспечения ГПС предназначена для синхронизации работы отдельных производственных модулей и выполнения всех необходимых вспомогательных операций. В большинстве случаев в структуру системы обеспечения ГПС входят:

1) автоматизированная система складирования и транс­портировки полуфабрикатов;

2) автоматизированная система инструментального обеспечения (отслеживает износ при поломке инструмен­та и проводит его автоматическую замену);

3. автоматизированная система контроля качества (от­слеживает параметры работы оборудования и изготовле­ния изделий, сигнализирует персоналу о необходимости переналадки);

4. автоматизированная система удаления отходов про­изводства.

Информационно-управляющая часть ГПС представлена иерархией АСУ и поддерживающих их ЭВМ, регламенти­рующих работу отдельных производственных модулей, их комплексов и элементов системы обеспечения.

На практике автоматизированные системы управления ГПС интегрируются с автоматизированными системами подготовки производства, в частности, с системой авто­матизированного проектирования (САПР) и системой ав­томатизированной технологической подготовки производ­ства (АСТПП). Формируемая в результате этого система автоматизированного управления охватывает все основные стадии разработки и изготовления продукции и обеспечи­вает взаимосвязь таких стадий.

ГПС отличаются от традиционных автоматических ли­ний возможностью выпуска мелких партий изделий по­стоянно изменяющейся номенклатуры. Вместе с тем ГПС сохраняют основные преимущества комплексно автома­тизированного производства, в частности, существенный рост производительности труда и отдачи оборудования, непрерывность производственного процесса и стабильность качества изготавливаемых изделий.

Основным параметром, по которому проводится под­бор ГПС для конкретного производства, является степень гибкости, которая оценивается средними затратами вре­мени или средней стоимостью изменения режимов рабо­ты технологического оборудования. Гибкость ГПС являет­ся многокритериальным параметром и имеет следующие основные формы:

1. гибкость по номенклатуре продукции - способность переходить на выпуск изделий новой номенклатуры;

2. гибкость по объему выпуска — способность экономич­но изготавливать партии изделий меняющегося объема;

3. машинная гибкость — возможность быстрой замены технологического оборудования или вспомогательных уст­ройств внутри отдельных производственных модулей;

4. структурная гибкость — возможность быстрой и эко­номичной перекомпоновки производственных модулей при необходимости изменения производственного процесса;

5. технологическая гибкость — способность реализовывать различные варианты технологического процесса на одном и том же оборудовании.

Выделенные виды гибкости в некоторых случаях могут противоречить друг другу, в связи с чем выбор оптималь­ного варианта ГПС должен учитывать индивидуальные осо­бенности конкретного производства.

Дальнейшее развитие ГПС создало более сложные гибкие системы в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных цехов (ГАД) и гиб­ких автоматизированных заводов.