Опыт разработки и эксплуатации ГПС

Все промышленно развитые страны работают над созданием и внедрением ГПС в машиностроение. Разработка ГПС связана с большими капитальными затратами и затратами на проектирование. При этом отмечаются два различных подхода: в первом случае в производство внедряется специально спроектированная и изготовленная ГПС, сдаваемая «под ключ»; во втором случае ГПС создается на базе программно-управляемого обрабатывающего оборудования, действующего на предприятии, и других механизмов. В нашей стране созданы и успешно эксплуатируются ГПС типа АПП-3-1, Ат-3-2, АСК-10, АСК-20, АСК-30 и др. В ГДР выпускаются ГПС, которые получили общее название IGFA. Одна из таких систем — ROTA FZ-200 предназначена для обработки зубчатых колес. В НРБ внедрены в эксплуатацию ГПС собственного изготовления АТЛ-23, СМ-РСД 05 и др.

Рассмотрим пример создания и эксплуатации ГПС, предназначенной для обработки корпусных деталей. До создания ГПС многономенклатурное производство было организовано по принципу механосборочных, цехов. Из годовой номенклатуры 460 наименований изделий (до 20 деталей в партии) в год выпускалось 345 (75 %), от 21 до 100 и выше изделий — 115 (25 %). Каждый цех имел три-четыре механических участка с однородным универсальным оборудованием. Плановые службы цеха сами определяли подетальный состав изделий и планировали запуск-выпуск всех деталей, необходимых для сборки,

На первом этапе создания ГПС провели классификацию и группирование изделий. В результате классификации 20900 деталей объединили в 1125 типов и 2600 размерных подразделений типов, что позволило укрупнить размер партий обрабатываемых деталей в 8 раз. На основе классификации деталей и технологических процессов их обработки была проведена классификация однородных деталеопераций, а для их выполнения созданы групповые приспособления и сменные части к ним. В результате из 20000 необходимых приспособлений по годовому графику подготовки производства были подобраны; 19194 (более 95'%), а из 25 000 необходимых инструментов — 24539 (более 98 %). В трех бывших механосборочных цехах было создано восемь ГАУ, работающих на склад готовых деталей, который подчинен производственно-диспетчерскому отделу объединения. Одновременно с этими работами на предприятии была введена в действие АСУП. Кроме того, было реконструировано кузнечное и литейное производство для получения точных заготовок с использованием прогрессивных методов формообразования. Предприятие приобрело технические средства и соответствующее программное обеспечение для систем САПР К, АСТПП и второго уровня управления ГПС. Каждый ГАУ состоит из пяти ГПМ, созданных на базе обрабатывающих центров ИР-500. В состав каждого модуля входит восьмипозиционный накопитель спутников. АСИО участка имеет зоны хранения, комплектации и настройки режущего инструмента и приспособлений. АТСС общая для всего ГАУ включает в себя автоматизированный склад для хранения заготовок и готовых деталей, спутники, транспортную тележку, рельсовый путь, станции загрузки- разгрузки у каждого ГПМ а устройства управления. АСУО обеспечивает автоматизированную уборку стружки от каждого ГПМ, раздельную по маркам материала, транспортирование отходов, загрузку в самораскрывающуюся тару на площадке промежуточного складирования для последующего удаления автотранспортом. Система управления двухуровневая, реализована на базе ЭВМ типа СМ-2М. При использовании двух ЭВМ повышается надежность управления. Математическое обеспечение включает в себя следующие программные комплексы: организация вычислительного процесса; планирование работы ГАУ; учет хода производства; учет простоев оборудования; управление складом; управление АТСС; управление загрузкой оборудования; управление АСУО; формированиепрограмм на замену инструмента; формирование библиотеки управляющих программ; вывод справок и документов; вывод информации оперативному персоналу; сбор информации с датчиков; сбор информации с пультов ввода данных; изображение мнемосхемы участка; связь с АСУП.

ГАУ работает следующим образом. На основе имеющейся плановой и технологической информацииоператор ЭВМ рассчитывает сменно-суточное задание ГПМ. ЭВМ выдает на табло, установленное на участке сборки АСИО, информацию, необходимую слесарям-сборщикам для подготовки инструмента и приспособлений. Аналогично ведется подготовка АТСС и других функциональных систем. Работа ГПС предусматривается в три смены. Обслуживающий персонал состоит из 16 человек: три оператора ЭВМ (по одному в смену), четыре слесаря-сборщика (по два в две смены), два оператора склада (по одному в две смены), четыре оператора станций загрузки-разгрузки АТСС (по два в две смены) и три наладчика (по одному в смену). В третью смену работают два человека — оператор ЭВМ и наладчик. В результате внедрения ГАУ на предприятии получены следующие результаты. При годовом выпуске 9800 деталей, не изменившемся с момента перехода на ГАУ, численность работающих сократилась с 72 до 16 человек. Производственные площади уменьшались с 1149 до 737.5 м-. Себестоимость обработки годового объема деталей снизилась с 446 до 142 тыс. руб. Срок окупаемости капиталовложений по ГАУ составил 4,6 года.

Опыт создания и эксплуатации ГПС показал, что создать ГПС намного легче, чем наладить ее эффективную эксплуатацию. Организация предметно-замкнутых участков позволяет осуществлять поэтапную автоматизацию производства. Эффективность такого подхода зависит от правильного выбора номенклатуры изделий и организации работы вспомогательных служб. Но даже в этом случае гибкой автоматизации должна подвергаться вся технологическая цепочка — от поставки материалов до испытаний готового изделия. Успешное функционирование ГПС механической обработки связано с решением таких задач, как повышение качества и стабильности параметров заготовок, повышение степени автоматизации и гибкости заготовительного производства до уровня механообрабатывающего, дальнейшее совершенствование методов и средств металлообработки.

На рисунке 7.2 показан пример ГАУ для обработки корпусных и кольцевых деталей, построенный с применением агрегатно-модульного метода. В состав комплекса входят:

технологическое оборудование — агрегатные станки 1 с ЧПУ, построенные из унифицированных элементов с применением агрегатно-модульного метода, и камера 2 очистки деталей от стружки;

автоматизированная транспортно-складская система, состоящая из автоматизированного склада 3 заготовок и обработанных деталей; 25 спутников 11; шести агрегатов 14 загрузки спутников; оперативного накопителя 12; автоматической транспортной тележки 15; манипулятора 5. Агрегаты 14 загрузки спутников предназначены для подачи на рабочий стол станка заготовок деталей, установленных в спутниках, и снятия их со стола. Конструкции агрегатов выполнены с использованием модульного метода построения. Оперативный накопитель 12 применяют для размещения задела заготовок, установленных в спутниках. Транспортная тележка 15 перемещается по рельсам.

Оргоснастка представляет собой монтажный стол 9, на котором оператор снимает готовую деталь и устанавливает заготовку па спутник; стол 13 контроля; стол 10 сборки спутников и приспособлений, где наладчик готовит комплекты спутников с приспособлениями для новых деталей.

Производственный процесс, управляемый вычислительным комплексом 16, включает в себя следующие операции:

загрузку склада 3 заготовками со стола разгрузки-загрузки;

подачу заготовки штабелером 7 со стеллажа 4 склада к столу 8 передачи заготовок на участок и прием обработанных деталей;

 

перенос заготовки при помощи манипулятора 5 со стола 8 на монтажный стол 9 и ее уставов на спутник 11 (выполняется оператором);

съем агрегатом 14 загрузки спутника с заготовкой с монтажного стола;

съем транспортной тележкой 15 спутника с заготовкой с агрегата загрузки; его транспортирование и установ на оперативный накопитель 12;

съем транспортной тележкой спутника с заготовкой с оперативного накопителя, его транспортирование и установ на агрегат 17 загрузки станка (аналогичный агрегату 14 загрузки);

установ спутника с заготовкой агрегатом загрузки на рабочий стол 1 станка;

обработку заготовки на станке;

съем агрегатом загрузки спутника с обработанной деталью со станка;

съем транспортной тележкой спутника с деталью с агрегата загрузки, его транспортирование и установ на агрегат загрузки в камеру 2 очистки;

загрузку спутника с деталью в камеру очистки;

очистку спутника с деталью в камере;

выгрузку агрегатом загрузки спутника с деталью из камеры очистки;

съем транспортной тележкой спутника с деталью с агрегата загрузки, его транспортирование и установ на оперативный накопитель;

съем транспортной тележкой спутника с деталью с оперативного накопителя, его транспортирование и установ на агрегат загрузки монтажного стола;

установ агрегатом загрузки спутника с деталью на монтажный стол;

съем со спутника обработанной детали и ее перенос и установ при помощи манипулятора на стол 8 приема обработанных деталей (выполняется оператором);

перемещение штабелером обработанной детали и ее установ в ячейку склада;

выгрузку обработанных деталей со склада штабелером через стол 6.

Маршруты транспортирования деталей штабелером склада и тележкой изменяются с каждой перемещаемой деталью и зависят от производственной программы участка (номенклатуры и порядка выпуска) и организации его эффективной работы (максимальной загрузки станков).

Состояние склада, оперативного накопителя и станков контролируется системой управления. В памяти управляющей машины постоянно имеется информация о содержании каждой ячейки склада, ячеек оперативного накопителя и станков.

Система управления заблаговременно выдает на диспетчерский пост информацию о замене комплекта режущего инструмента (изменение технологического процесса). Наладчик монтирует инструменты в кассету, расположенную на спутнике, перевозит и устанавливает его на стол 10сборки спутников. Отдатчика считывания кода информация об установленном на столе спутнике поступает в систему управления, и транспортная тележка перевозит спутник на агрегат загрузки соответствующего станка. После переме­щения спутника на рабочий стол станка инструмент из спутника при помощи грейфера перегружается в магазин станка. Затупление режущего инструмента контролирует система управления по периоду стойкости. На инструментальном участке приборами настраивается инструмент.

В соответствии с программой измерений обработанных деталей на участке транспортная тележка перевозит и выгружает их па стол 13 контроля. При этом на экран дисплея, расположенного на позиции контроля, вводится инфор­мация о номере детали, номере станка, на котором она была обработана, номерах инструментов, участвовавших в ее обработке, и размере коррекции инструмента. После контроля с клавиатуры дисплея в систему управления вводят информацию о годности детали, об исправимом браке с указанием мест доработок (деталь автоматически отправляется на доработку), о необходимых изменениях размеров коррекции режущих инструментов, о замене изношенного инструмента. Если брак исправить невозможно, дается запрет на обработку последующих деталей на данном станке до устранения причин, вызвавших брак.

Производственный персонал участка состоит из четырех человек: мастера-диспетчера (общее руководство производственным участком: ввод сменного задания, контроль за выполнением производственного процесса, распоряжения по загрузке и разгрузке склада, замена комплектов режущего инструмента, спутников и т. д.); оператора, контролера, наладчика (сборка и наладка режущих инструментов, формирование комплектов инструментов для деталей, сборка и наладка спутников с приспособлениями).