Лекция 5. Технологическое оборудование и принципы построения автоматизированных производственных систем

В зависимости от отрасли и типа производства АПС создают на базе различного оборудования: универсального, агрегатного, специ­ального и специализированного, автоматов, полуавтоматов, обраба­тывающих центров, станков с ЧПУ, объединенного гибкими или жест­кими транспортными устройствами. Для серийного и мелкосерийного производства характерно применение автоматизированных систем из универсальных и агрегатных станков, обрабатывающих центров, стан­ков с ЧПУ с гибкой связью, предполагающей наличие межоперацион­ных накопителей. Для крупносерийного и массового производства ха­рактерно создание АЛ из специальных и специализированных станков, объединенных жесткой связью, которая устанавливается при большой дифференциации технологического процесса, высокой надежности оборудования. Для этих типов производства характерно применение и роторных линий, которые состоят из вращающихся агрегатов (рото­ров), выполняющих рабочие и транспортные операции соответствен­но на рабочих и транспортных роторах. Роторные линии бывают с жесткой и с гибкой (с накопителями) связью между роторами. Разра­батываются конструкции переналаживаемых роторов и АЛ из них, что позволит использовать их в переналаживаемом производстве.

Переналадка оборудования в условиях многономенклатурного производства возможна за счет построения АПС по модульно-агрегатному принципу, когда и основное, и вспомогательное оборудова­ние компонуют из типовых модулей, агрегатов, механизмов и пр. Примерами такого оборудования являются агрегатные станки, авто­матизированные поточные линии из агрегатных станков, промышлен­ные роботы блочно-модульных конструкций.

По межстаночному транспорту различают следующие АЛ:

со сквозным транспортом без перестановки изделия;

с транспортной системой с перестановкой изделия;

с транспортной системой с накопителями.

По видам компоновки (агрегатирования) различают следующие АЛ:

однопоточную;

параллельного агрегатирования;

многопоточную;

скомпонованную из роботизированных ячеек.

Такие АЛ получили преимущественное развитие благодаря воз­можности создания переналаживаемых производств.

Число позиций в АП зависит от степени дифференциации и кон­центрации, его подсчитывают и выбирают оптимальным с точки зре­ния получения наибольшей производительности и надежности. Кри­терием выбора различных компоновок, структуры, состава АЛ с учетом характеристик и функциональной взаимосвязи является в ко­нечном счете производительность и гибкость АЛ.

Высокие темпы технического прогресса требуют такого техничес­кого оснащения производства, которое могло бы успевать за техни­ческим прогрессом, т. е. иметь высокую мобильность (возможность выпуска широкой номенклатуры и типов деталей и изделий). Эта ха­рактерная черта серийного производства приобретает важную роль в машиностроении и в других отраслях промышленности.

С этой целью создают переналаживаемые производственные сис­темы с автоматизированной переналадкой при производстве изделий произвольной номенклатуры. Организационными уровнями таких си­стем являются производственный модуль, АЛ, автоматизированный участок (АУ), автоматизированный цех (АЦ).

Производственный модуль (ПМ) — система, состоящая из единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным ус­тройством программного управления (ПУ) и средствами автоматиза­ции технологического процесса, которая автономно функционирует, и ее можно встраивать в систему более высокого уровня. В модуль может входить станок с ЧПУ или обрабатывающий центр, контрольно-измерительная система, погрузочно-разгрузочная и транспортно-накопительная система с локальным управлением технологической еди­ницы оборудования. Структурные компоненты производственного модуля изображены на рис. 2.1.

Производственная ячейка (ПЯ) — частный случай ПМ — комби­нация из элементарных модулей с единой системой измерения, инструменто-обеспечения, транспортно-накопительной и погрузочно-разгрузочной системами, с групповым управлением. ПЯ, как и ПМ, можно встраивать в систему более высокого уровня. Структурные компонен­ты ПЯ изображены на рис. 2.2.

Автоматизированная линия (АЛ) — переналаживаемая система, со­стоящая из нескольких ПМ или (и) ПЯ, объединенных единой транспортно-складской системой и системой АСУ ТП. Оборудование АЛ размещают в принятой последовательности технологических опера­ций. Структурные компоненты АЛ изображены на рис. 2.3.

В отличие от АЛ на переналаживаемом автоматизированном учас­тке (АУ) предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Как АЛ, так и АУ мо­гут содержать отдельно функционирующие единицы технологического оборудования. Структурные компоненты АУ изображены на рис. 2.4.

Каждый структурный компо­нент гибких систем технически представляет собой законченное целое и имеет свою локальную сис­тему управления, что позволяет ему эффективно функционировать как индивидуально, так и в составе пе­реналаживаемого производства и прежде всего в составе автоматизированного цеха (АЦ), состоящего из ПМ, ПЯ, АЛ и АУ, объединенных

единой автоматизированной системой управления (АСУ), предназначенной для изготовления изде­лий заданной номенклатуры. В состав АЦ могут входить отдельно фун­кционирующие неавтоматизированные участки.

На базе крупных АУ и АЦ можно организовать комплексно-авто­матизированное переналаживаемое производство с использованием САПР, автоматизированных систем технологической подготовки про­изводства (АСТПП), автоматизированных систем управления произ­водством (АСУП), автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), автоматических систем контроля и измерения (АСКИО) и дру­гих систем, функционирующих на базе современных CALS-технологий.