1. Общие положения

Конструирование и применение современных технических средств автоматизации (микропроцессорной техники, робототехнй- ческих систем, устройств распознавания образцов и др.) стимули­рует создание полностью автоматизированных технологических процессов и, в частности, гибких производственных систем. Основ­ным достоинством систем является способность их адаптироваться к создающимся производственным ситуациям. Благодаря такому свойству достигается одна из главных целей совершенствования производства — устойчивость функционирования.

ГПС обеспечивают наиболее высокий уровень автоматизации и организованности производства. Вместе с тем было бы непра­вильно создание таких систем связывать лишь с робототехнически­ми комплексами. Бесспорно, конструирование и применение ПР в значительной степени способствует развитию ГПС, однако, в прин­ципе любые автоматические системы, способные к адаптации, в широком смысле являются основой построения гибких автомати­зированных производств. Несмотря на высокий уровень автомати­зации производства по характеру взаимодействия с человеком- оператором, диспетчером ГПС, по крайней мере на начальном этапе развития, остаются интерактивными системами, в которых интегрируются широкие функциональные возможности техниче­ской системы и интеллект человека.

Гибкие автоматизированные производства и ГПС имеют отно­сительно непродолжительную историю своего развития. Они по­лучили распространение и продолжают развиваться при создании и экспдуатации автоматизированных комплексов, металлообра­батывающих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Главное достоинство ГПС состоит в возможности обработ­ки различных по своим характеристикам деталей без структурной перестройки производственной системы. Существенными элемен­тами ГПС являются автоматические транспортно-накопительные системы с автоматизированными складами. Они обеспечивают ав­томатическую подачу для обработки на станках инструментов и заготовок и удаления готовых деталей, смонтированных на спе­циальных поддонах, сменных спутниках. Применение накопите­лей-аккумуляторов для спутников, встроенных в транспортную систему, и межоперационных стеллажных складов с автоматиче­скими штабелерами обеспечивает быструю адаптацию системы в случае сбоев и действия различных возмущений, например нару­шения ритма подачи заготовок в зону функционирования комп­лекса, неисправностей, отдельных звеньев системы и др.

В настоящее время разработаны и применяются разнообразные варианты структурно-планировочных решений ГПС станочных агрегатов. Эти варианты различаются компоновкой транспортно- накопительных систем и межоперационных стеллажных складов. На рис. 3.18 приведены несколько вариантов структурно-планиро­вочных решений, которыми, однако, далеко не исчерпывается все их многообразие. Схема, приведенная на рис. 3.18, а, характеризу­ется наличием двух стеллажных складов 7 и 9 и функционирует следующим образом. Заготов(КИ и инструменты, сформированные на специальных поддонах-спутниках, из стеллажей 7 автоматиче­ским краном-штабелером 6, выдаются на конвейер 8. С помощью автоматических адресователей они передаются на накопители 3, каждый из которых обслуживает многоцелевой станок 1 с ЧПУ. Непосредственное снабжение станков заготовками и инструментом осуществляется манипуляторами 2.

После завершения технологических операций обработанные де­тали передаются на стеллажный склад 9, а инструменты возвра­щаются конвейерной линией 4 на специализированные секции стел­лажного склада 7. Управление всеми процессами транспортирова­ния, адресования поддонов-спутников с заготовками, инструментом осуществляется микроЭВМ 5. МикроЭВМ также передает инфор­мацию о начале и завершении технологических операций, наличии инструментов и заготовок на складе для учета и планирования ЭВМ вышележащего уровня. Наличие поддонов-спутников с на­бором различных заготовок и инструментов, накопителей и стел­лажного склада обеспечивает адаптацию системы при обработке разнообразных по своим характеристикам и назначению деталей, ритмичную работу и высокий уровень использования технологи­ческого оборудования по времени и производительности, т. е. ши­рокие функциональные возможности ГПС. Применение двух кон­вейерных линий, одна из которых (линия 5) специализирована на удалении инструмента, обеспечивает поточность выполнения технологических и транспортных операций.

Схема компоновки, приведенная на рис. 3.18, б, характеризу­ется применением в транспортно-накопительной системе роботизи­рованных тележек или погрузчиков, перемещающихся по кольце­вой трассе 4. Пунктиром слева показан дальнейший маршрут дви­жения обработанных деталей. Значения остальных позиций — те же, что и на схеме, приведенной на рис. 18, а. Вариант структурной схемы (рис. 3.18, в) отличается центральным расположением отно­сительно конвейеров 5 и 8 обрабатывающих центров 1. Конвейер 8 предназначен для подачи из стеллажей 7 спутников (палетов) с заготовками, конвейер 5 — для удаления спутников с использо­ванными инструментами. Помимо конвейерных систем, роботизи­рованных тележек и погрузчиков с автоматической стабилизацией курса в качестве транспортно-накопительной системы применяют рельсовые тележки, портальные погрузчики с манипуляторами и другие средства транспортирования. В последнем случае отпадает необходимость иметь манипуляторы у станочных линий.

Подчеркнем, что выбор оптимального планировочного решения определяется характером технологического процесса и технико-эко­номическими показателями.

Следует отметить, что ГПС получили большое распространение благодаря стремлению обеспечить-высокий уровень автоматизации управления процессами металлообработки. Однако данной сферой не ограничивается область применения ГПС. Гибкая технология на основе адаптации может быть успешно применена на ТСК, на которых доминируют погрузочно-разгрузочные и транспортные операции. Как всякая другая адаптивная система, ГПС характери­зуется функционированием в условиях неполной инфромации, и поэтому на входе и выходе объекта управления происходит непре­рывное изменение и уточнение его характеристик.

Естественно, что потребность в подобной адаптации и в изме­нении структуры системы возникает в сложных и непрерывно изменяющихся ситуациях: при транспортировании разнообразных по фЬрме, габаритным размерам, массе, назначению грузов, выполне­нии грузовых операций с разнотипными транспортными средства­ми, при обслуживании нескольких материальных потоков; при соблюдении очередности использования различных по взаимозаме­няемости технических средств, на основе которых построена ТСК, при распределении грузовой работы между отдельными элемента­ми этой системы и т. д. В наибольшей степени необходимость адаптации к условиям внешней среды проявляется на складах тарно-штучных грузов, контейнеров, металлов и лесоматериалов, характеризующихся многообразием возможных вариантов выпол­нения погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, случай­ным характером перегрузочного процесса. Поэтому наибольший технико-экономический эффект в результате применения ГПС можно получить при автоматизации ТСК тарно-штучных грузов, контейнеров, лесоматериалов и металлов.

Следует, однако, отметить, что и в структурном и функцио­нально-технологическом аспектах ГПС ТСК имеет ряд специфиче­ских особенностей. Если в станочных ГПС транспортно-накопи­тельная и складская системы являются элементами, обеспечиваю­щими работу основных технологических агрегатов, то в автоматизированных ТСК погрузочно-разгрузочные и складские машины и транспортно-распределительные системы представляют собой основное технологическое оборудование, осуществляющее главные производственные транспортно-складские операции.

Технологический процесс ТСК отличается значительным разно­образием вариантов выполняемых технологических операций, и в силу своей физической природы гораздо в большей степени под­вержен воздействию различных возмущений внешней среды, чем это имеет место в ГПС металлообрабатывающих станков. Во-пер­вых, такие возмущения возникают в результате взаимодействия ТСК с магистральным транспортом, например, при резко выражен­ной неравномерной интенсивности входящих транспортных пото­ков, внезапной неисправности транспортных средств и грузов, срочных директивных указаниях вышестоящих органов управления о предоставлении приоритетов определенным технологическим операциям и др. Во-вторых, ТСК подвергаются воздействию воз­мущений, которые определяются его внутренней структурой. К ним относятся прежде всего внезапные полные и частичные отказы тех­нических средств, снижение производительности погрузочно-раз­грузочных и складских машин, транспортно-распределительных систем вследствие физического износа и старения и др. В-третьих, технологический процесс ТСК отличается высокой интенсивностью выполнения погрузочно-разгрузочных и складских операций, бы­стро изменяющейся ситуацией и множеством вариантов ра­бот по обслуживанию внешних и внутренних материальных потоков.

Например, на предприятиях материально-технического снабже­ния, которые выполняют разнообразные операции комплектации, консервации, сортировки и обработки грузов, число таких вариан­тов определяется сотнями.

Ввиду своей «технологической природы» ГПС ТСК не могут функционировать изолированно, они должны являться частью весьма эластичной системы технологического процесса предприя­тия и четко взаимодействовать с производственными цехами пред­приятия и внешним транспортом.

Тем, что ГПС способствуют интеграции и четкому согласова­нию всех элементов технологического процесса предприятия, объ­ясняются предложения некоторых специалистов заменить термин ГПС термином «интегрированное производство на базе ЭВМ».