Автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС)

 

Для ускорения темпов обновления продукции необходим переход от автоматизации отдельных элементов производственного процесса к комплексной автоматизации на всех уровнях, применению гибких производственных систем (ГПС) в условиях единичного, серийного и массового производства. Применение ГПС в промышленности позволяет разрешить противоречия между высокой производительностью и отсутствием мобильности оборудования для массового производства и высокой мобильностью и низкой производительностью универсальных станков единичного и серийного производства. Базой для решения этой сложной и противоречивой задачи явились особые свойства гибких производственных систем:

– способность к быстрой перестройке на выпуск новой продукции за счет гибкости и мобильности;

– наличие высокого технического уровня оборудования, способного реализовать прогрессивные технологические процессы на основе высокой степени интеграции производства;

– возможность способствовать решению проблем улучшения труда работающих, повышения их профессионально-квалификационного уровня;

– создание предпосылок для постепенного стирания граней между умственным и физическим трудом;

– освобождение рабочих от тяжелого физического труда.

Основными характеристиками ГПС являются:

– способность работать автономно или некоторое ограниченное время без участия человека;

– автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций;

– гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства;

– простота наладки, а также простота устранения отказов основного оборудования и систем управления;

– совместимость с оборудованием традиционного и гибкого производства.

Особенность ГПС состоит в групповой гибко перенастраиваемой технологии обработки изделий, высокой степени автоматизации, обеспечивающей минимальное участие человека в выполнении прямых производственных функций, связанных с технологическим процессом обработки изделий.

Гибкие производственные системы основаны на возможности использования оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Основным видом оборудования в ГПС являются обрабатывающие центры — одна из разновидностей станков с ЧПУ. В состав технологического объекта управления ГПС может входить следующее технологическое оборудование:

– гибкий технологический модуль (ГТМ) — производственная единица, состоящая из одного или нескольких элементов технологического оборудования с ЧПУ, выполненная на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать автономно (по командам производственного персонала) или по командам от управляющего вычислительного комплекса. Гибкий технологический модуль, как правило, оснащен роботизированными устройствами подачи и удаления обработанных изделий и инструментов, автоматизированными устройствами (датчиками) измерения и контроля в процессе обработки, диагностики отказов и восстановления работоспособности, сбора и удаления отходов производства;

– автоматизированный складской модуль — единица производственного оборудования с локальной системой управления, выполненной на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать автономно или по командам от управляющего вычислительного комплекса (УВК);

– вспомогательный модуль (модуль комплектации инструментов, подготовки приспособлений, загрузки и выгрузки изделий и т.п.) — совокупность оборудования, предназначенного для обеспечения технологических модулей;

– гибкий контрольно-измерительный модуль (при отсутствии операций контроля в ГТМ) — совокупность программно-переналаживаемого оборудования, предназначенного для осуществления контроля качества выполнения операций в ГТМ;

– автоматизированный транспортный модуль — единица производственного оборудования с локальной системой управления, выполненной на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать автономно или по командам от УВК.

В соответствии со структурно-организационными признаками гибкая производственная система может быть представлена в виде:

– гибкого автоматизированного участка (ГАУ), функционирующего по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

– гибкой автоматизированной линии (ГАЛ), технологическое оборудование которой расположено в последовательности, соответствующей технологическим операциям;

– гибкого автоматизированного цеха (ГАЦ), представляющего собой в различных сочетаниях совокупность ГАЛ (ГАУ) для изготовления изделий данной номенклатуры;

– гибкого автоматизированного завода (ГАЗ), на котором осуществлена частичная или полная интеграция нескольких гибких автоматизированных цехов, линий, участков, модулей в единую производственную систему.

Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие собой гибкую производственную технологию, состоящую из нескольких гибких производственных модулей (которые объединены автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой), автономно функционирующую в течение заданного интервала времени и имеющую возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации. Гибкая производственная система может представлять собой гибкий производственный комплекс на уровне рабочего места (участка) или даже целую производственную систему из нескольких технологических модулей, взаимосвязанных между собой с помощью транспортных, складских, контрольно-измерительных и вспомогательных модулей.

В иерархии ИАСУ для АСУ ГПС обычно выделяются уровень управления технологическим процессом производства и уровень оперативно-календарного управления, который включает управление технологической подготовкой производства, планирование, учет, контроль, анализ и регулирование хода производства в условиях функционирования ГПС.

Автоматизированная система управления ГПС представляет собой систему, в которой одна часть управляющей информации включает плановые задания, время запуска в обработку, другая — технологическую информацию, содержащую управляющие программы, алгоритмы управления технологическим и вспомогательным оборудованием, информацию от станков на их обслуживание и т.п. Информационное обеспечение гибкой производственной системы состоит из пакетов управляющих программ для станка с ЧПУ, транспортных средств и роботов, накопительных систем заготовок, деталей, инструмента, оснастки и другого оперативного информационного фонда, содержащего данные о состоянии производственного процесса, а также плановые и фактические данные о ходе производственного процесса.

Рациональное управление состоит в том, чтобы каждая вышестоящая подсистема давала нижестоящей задание, не жестко регламентированное, а в «общих чертах», предоставляя им известную инициативу, но так ставя перед ними цели, чтобы каждая подсистема, стремясь к своей цели, работала в согласии с интересами вышестоящей подсистемы. Системный подход к процессу управления — это, прежде всего, образ мышления.

Иерархическая структура автоматизированного управления позволяет объединять управление различными производственными объектами и согласовывать их работу. При этом можно автоматизировать весь комплекс производственных процессов, включая транспортные операции и различные организационные задачи.