Основные понятия механизации и автоматизации производства. Комплексно-механизированные линии

Основные понятия  механизации и автоматизации  производства. Комплексно-механизированные линии

 

Механизация – применение энергии неживой  природы в технологическом процессе, обеспечивающее исключение людей из его выполнения или облегчение их труда при сохранении за ними функций управления этим процессом.

Техническое устройство, состоящее из энергетической, передаточной, исполнительной и управляющей  частей, выполняющих механические движения для преобразования энергии, материалов или информации, называется машиной.

Техническое устройство, функционирующее при  последовательном применении мускульной энергии людей и энергии неживой  природы (например, электродвигатель, пневмо- или гидромотор), которое  управляется людьми без использования  энергии неживой природы, называется механизированным.

В процессе эксплуатации оборудование подвергается физическому  и моральному износу.

Физический  износ – это изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности  деталей и узлов оборудования, обусловленное различными причинами, например: трением, усталостью материала и др. Постепенно оборудование начинает плохо работать или приходит в нерабочее состояние.

Моральный износ  – результат старения оборудования, при котором экономически нецелесообразна  его дальнейшая эксплуатация ввиду  того, что рынок предлагает машины аналогичной конструкции и назначения, но технически более совершенные и по более низким ценам. Средством преодоления морального износа является модернизация оборудования. Под модернизацией понимается приведение оборудования в соответствие с современными требованиями путем изменения его конструкции в целях повышения эффективности в производственных условиях.

При модернизации станков с ручным управлением  используют различные технические  устройства для преобразования, перемещения, контроля объектов или управления ими.

Проблема механизации  производства нередко заключается  не в отсутствии возможности внедрения  машин и механизмов на операциях  и переходах, выполняемых вручную, а в экономической нецелесообразности решений и невозможности эффективной загрузки вновь вводимого оборудования.

Можно привести немало примеров того, что оборудование, предназначенное для замены ручного  труда, не дает экономического эффекта, а иногда просто простаивает. В связи  с этим следует указать про  второе условие комплексности, согласно которому понятие комплексной механизации включает в себя не только технические, но и множество технологических, планово – экономических и организационных вопросов, решение которых при комплексной механизации должно взаимосвязываться и выполняться. Комплексно-механизированное производство – способ выполнения производственного процесса по всему сто циклу машинами, механизмами и другими видами оборудования. При этом основные и вспомогательные процессы или операции взаимоувязаны по производительности и обеспечивают заданный темп, производительность и осуществление в срок всего процесса, а управление механизмами, машинами и другими видами оборудования частично осуществляется вручную.

 

 

 

Основные  понятия автоматизации

Слово автомат в переводе с греческого языка означает самодействующий. Следовательно, автоматизация производства – это внедрение технических устройств (машин, аппаратов, приборов, приспособлений и др.), позволяющих осуществлять производственный процесс без непосредственного участия человека. Автоматизация производства может быть частичной.

При частичной  автоматизации, например технологических  процессов или их систем, часть  затрат энергии людей, включая управление, заменяется энергией неживой природы, получаемой в результате действия сил тяжести, электрических, магнитных, ядерных сил и т.д.

При автоматизации  могут быть применены автоматизировано – ручные, автоматизированные и  автоматические технические устройства.

Механизмы, автоматизирующие рабочие и вспомогательные ходы, называются целевыми.

Автоматизировано  – ручное техническое устройство функционирует при одновременном  применении энергии людей и неживой  природы и управляется с частичным  использованием энергии неживой  природы.

Техническое устройство, которое функционирует при последовательном применении энергии людей и неживой природы и которое управляется с частичным использованием энергии неживой природы, называется автоматизированным.

Автоматическое  техническое устройство функционирует  и управляется по заданному алгоритму с использованием только энергии неживой природы без непосредственного участия людей.

К автоматической системе машин относятся автоматические линии и участки, автоматические цехи и заводы-автоматы, роботизированные технологические комплексы, гибкие производственные системы.

Автоматическая  линия (АЛ) – комплекс основного  и вспомогательного оборудования, автоматически  выполняющий в определенной технологической  последовательности и с заданным ритмом весь процесс изготовления продукции. Персонал, обслуживающий АЛ, осуществляет управление линией, контроль за работой ее агрегатов или участков, ремонт и наладку. Роботизированный технологический комплекс – совокупность единиц технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

В автоматическом цехе основные производственные процессы осуществляются на автоматических линиях. Автоматический цех должен быть оборудован системой оперативного учета и анализа  выпуска продукции. Эта система позволяет в любой момент получать данные о работе всех единиц оборудования, межоперационных запасах, количестве собранных годных и бракованных изделий.

При частой смене  объектов производства АЛ становятся неэффективным средством повышения  производительности. Они уступают место гибким производственным системам.

Гибкой производственной системой (ГПС) называют управляемую  средствами вычислительной техники  совокупность технологического оборудования, состоящего из разных сочетаний гибких производственных модулей и (или) гибких производственных ячеек, автоматизированной системы технологической подготовки производства и системы обеспечения функционирования. ГПС обладает свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий, разновидности которых ограничены технологическими возможностями оборудования (ГОСТ 26228–90).

Составными  частями ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), гибкая производственная ячейка (ГПЯ) и системы обеспечения  функционирования ГПС и ГПЯ.

Гибкий производственный модуль – единица технологического оборудования, которая автоматически осуществляет технологические операции, способна работать автономно и в составе ГПС или ГПЯ. В средства автоматизации ГПМ входят следующие устройства:

числового программного управления (УЧПУ) для автоматизации последовательности действий рабочих органов технологического оборудования, включая смену заготовок, инструмента, подачу СОЖ, удаление отходов, а также переналадки;

адаптивного управления для  автоматизации регулирования параметров технологического процесса при изменении условий его выполнения;

контроля и измерения  различных объектов во время или  после операции обработки для  автоматизации подналадки оборудования;

диагностирования оборудования для выявления и устранения неисправностей.

При работе в составе  ГПЯ или ГПС выбор средств  автоматизации ГПМ определяется организацией информационных и материальных потоков.

Гибкая производственная ячейка – это управляемая средствами вычислительной техники совокупность нескольких ГПМ и системы обеспечения их функционирования, осуществляющая комплекс технологических операций, способная работать автономно и в составе ГПС при изготовлении изделий в пределах подготовленного запаса заготовок и инструмента.

Разновидностью ГПЯ, в  которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций, является гибкая автоматизированная линия (ГАЛ). Такая линия, состоящая из единиц оборудования с высокой степенью автоматизации, позволяет обрабатывать заготовки малыми и средними партиями; она легко переналаживается на изготовление деталей другого типоразмера. ГАЛ для механической обработки включает в себя группу высокоавтоматизированных станков, транспортную систему автоматизированной подачи заготовок и инструмента, ЭВМ с системой программного управления и ряд других механизмов.

Гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена  возможность изменения последовательности использования технологического оборудования, называется гибким автоматизированным участком (ГАУ).

Гибкая производственная система, представляющая собой в  различных сочетаниях совокупность ГАЛ, ГАУ и роботизированных технологических  комплексов для изготовления изделий  заданной номенклатуры, называется гибким автоматизированным цехом (ГАЦ). (Обобщенная схема ГАЦ приведена в приложении А.)

ГАЦ представляет собой  более высокую степень развития автоматической системы машин, элементами которой являются уже отдельные  ГАЛ. Функции механизмов вспомогательных  ходов выполняют сложные системы межлинейного, межучасткового и межстаночного транспортирования заготовок, деталей, собранных узлов и системы автоматического складирования.

Функции управления автоматизированным цехом осуществляются уже посредством  автоматических и автоматизированных систем управления производством на базе вычислительной техники с использованием центральной ЭВМ, микропроцессорной техники, системы автоматизированного проектирования (САПР). Кроме того, здесь уже широко используются автоматизированные системы: управления предприятием (АСУП), инструментального обеспечения (АСИО), технологической подготовки производства (АСТПП), транспортно-складские системы (АТСС) и т.д.

Внедрение ГАЦ создает  предпосылки перехода к гибкому  автоматизированному заводу (ГАЗ) с широкой комплексной автоматизацией производственных процессов выпуска самой сложной машиностроительной продукции. Такой завод, управляемый ЭВМ различного класса, обеспечивает быстрый переход с изготовления одного вида продукции на другой. Вместе с тем ГАЗ может включать в себя также отдельно функционирующие неавтоматизированные участки и цехи.

Система обеспечения функционирования ГПС и ГПЯ – это совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, управляющих технологическим  процессом, перемещением предметов производства и оснастки: транспортно-складской (АТСС); автоматизированного контроля (САК); удаления отходов (АСУО); управления технологическим оборудованием (АСУТО); управления технологическим процессом (АСУТП) и т.д.

 

Порядок разработки и внедрения комплексно-механизированных линий

Термин «комплексная механизация» широко используется в  практике. Работы по комплексной механизации  проводятся в больших объемах. Однако из-за отсутствия научно обоснованного  и четкого понятия о комплексности  специалисты по-разному трактуют этот термин.

Комплексно-механизированное производство – способ выполнения производственного процесса по всему  его циклу машинами, механизмами  и другими видами оборудования. При  этом основные и вспомогательные  процессы или операции взаимоувязаны по производительности и обеспечивают заданный темп, производительность и осуществление в срок всего процесса, а управление механизмами, машинами и другими видами оборудования частично осуществляется вручную.

При комплексной  механизации ручной труд может быть допущен лишь на тех процессах (операциях), механизация которых на данном этапе по технико-экономическим соображениям нецелесообразна.

В этом определении  понятие комплексности отождествляется  с полнотой охвата средствами механизации  различных операций, из числа которых складывается законченный технологический процесс. Полный охват, бесспорно, важный фактор, оказывающий влияние на эффективность использования оборудования. В частности, применение высокопроизводительного оборудования на отдельных технологических операциях, как правило, не дает эффекта, поскольку способ запуска заготовок в процесс и транспортная система могут вызывать необходимость многократных перерывов в работе этого процесса.

Однако ориентация на полноту охвата технологических операций как на единственное требование, определяющее комплексность механизации, обусловливает упрощенный подход к внедрению новой технике.

Проблема механизации  производства нередко заключается  не в отсутствии возможности внедрения  машин и механизмов на операциях и переходах, выполняемых вручную, а в экономической нецелесообразности решений и невозможности эффективной загрузки вновь вводимого оборудования.

Можно привести немало примеров того, что оборудование, предназначенное для отмены ручного  труда, не дает экономического эффекта, а иногда просто простаивает. В связи с этим следует указать на второе условие комплексности, согласно которому понятие комплексной механизации включает в себя не только технические, по и множество технологических, планово-экономических и организационных вопросов, решение которых при комплексной механизации должно взаимосвязываться и выполняться.

Комплексность гуманизации в плане взаимоувязки выбора оборудования с разработкой  технологических моделей, способов, выполнения операций определением рационального для данной системы машин уровня концентрации и специализации производства, организационных форм поточных линий обеспечивает высокую экономическую эффективность капитальных вложений.

Многие операции выполняемые вручную, механизировать сложно. Иногда значительно проще внести изменения в конструкцию изделия и таким образом исключить необходимость выполнения ручных операций. К числу таких трудных для механизации операций относится выворачивание, например, подкладки карманов брюк. Вместо создания сложных устройств для механизации выворачивания подкладки карманов можно изменить конструкцию подкладки, предусмотрев стачивание и окантовывание на двухигольной машине, оснащенной соответствующими приспособлениями. Это позволяет собрать подкладку кармана за один прием, и необходимость выворачивания кармана отпадает.