Гибкие автоматизированные производства

В целях повышения производительности труда в промышленности в нашей стране осуществляется широкая программа создания ГАП.

Составными частями ГАП являются:

1. Технологическое оборудование.

2. Автоматизированная транспортная система подачи деталей, заготовок, материалов, полуфабрикатов, продуктов, тары и т.п., состоящая из транспортёров различного типа и транспортных роботов (робокаров).

3. Автоматизированная система инструментального обеспечения со своим складом-накопителем.

4. Централизованный автоматизированный склад-накопитель для хранения готовых изделий, заготовок, полуфабрикатов и др. со своим роботом-штабелером.

5. Информационно-управляющая система с центральной ЭВМ, которая обеспечивает автоматическое управление всем процессом работы комплекса.

6. При высоком уровне организации гибких автоматизированных производств и комплексов в их состав вводится система автоматизированного проектирования (САПР).

На основании исходных данных (технические задания, условия на изготовление, данные об оборудовании и др.) система автоматизированного проектирования выполняет проектирование изделия, инструмента, оснастки технологии обработки.

Основу технических средств САПР составляет центральный вычислитель, в качестве которого, как правило, выступает ЭВМ большой мощности. Поскольку система выпускает графическую (чертёжную) документацию, то естественно, что такая система должна иметь хорошо развитые средства ввода-вывода и размножения графической документации.

Кроме того, для обеспечения диалога между оператором и машиной в САПР устанавливаются дисплеи различного типа.

Математическое (программное) обеспечение САПР состоит из внешнего и внутреннего математического обеспечений и в очень большой степени определяется сферой применения системы.

Структура ГАП может быть организована по тём уровням – нижнему, среднему и высшему.

Нижний (гибкий производственный модуль ) – это самостоятельная ячейка, состоящая из технологического оборудования с ЧПУ, соответствующих роботов, вспомогательного оборудования для подачи и замены инструмента, замера и контроля в процессе обработки.

Эта ячейка предназначена для автоматической обработки изделий в пределах технических возможностей оборудования. Она может быть быстро переналажена на изготовление другой детали.

Средний (гибкий производственный комплекс) – это линия или участок, состоящий из двух или нескольких гибких производственных модулей, которые объединены автоматизированной системой управления, автоматическими транспортно-складской системой и системой инструментального обеспечения. Синхронную работу систем обеспечивает единая ЭВМ (сеть ЭВМ). Такой комплекс предназначен для многооперационной обработки деталей или узлов в пределах технических возможностей оборудования и обеспечивает быстрый переход на изготовление другой детали или узла.

Высший (ГАП) – это цех, завод. Представляет собой два и более взаимосвязанных гибких производственных комплекса, объединённых общей гибкой системой, инженерной и технической подготовкой производства, которые обеспечивают быструю перестройку технологии на выпуск новых изделий.

Модульный принцип построения гибких автоматизированных производств считается единственно правильным и перспективным.

Создание совершенного ГАП требует решения множества серьёзных задач, таких как повышение надёжности оборудования, разработки и изготовления соответствующих систем управления, выработки условий для эффективной отладки программ на технологическом оборудовании и т.д.

Достаточно трудно правильно решить задачу транспортирования изделий между участками обработки и задачу манипулирования при загрузке и разгрузке технологического оборудования. В связи с развитием робототехники и роботостроения наряду с использованием традиционных транспортёров и конвейеров в настоящее время успешно применяются роботы различных поколений. Манипулирование деталями загрузке и разгрузке оборудования – основная «специальность» роботов I -го поколения, и в этом направлении достигнуты большие успехи.

Транспортирование деталей между различными участками обработки успешно решается созданием роботизированных комплексов, однако есть одно важное ограничение. Задача решается просто, если технологическое оборудование находится в пределах зоны обслуживания робота. Если же технологическое оборудование не может быть установлено в пределах зоны обслуживания робота, то трудности скачкообразно возрастают. В этом случае следует использовать роботы II -го поколения, т.е. транспортные роботы (робокары), которые могли бы перемещаться в пределах участка или цеха по определённым маршрутам, но для этого следует решить задачи их управления, питания и т.д.

Рис. 1.30. Схема гибкого автоматизированного комплекса для механической обработки.

Задача таких транспортных роботов заключается в том, чтобы обеспечить перемещение заготовок и деталей от одного станка к другому, от центрального склада к различным точкам цеха в соответствии с имеющейся технологией обработки и организацией производства. Робокары, выпускаемые в настоящее время, несколько напоминают автопогрузчики, но действуют автоматически без человека.

Основные трудности, встречающиеся при проектировании таких роботов, заключаются в создании системы автоматического управления с искусственным интеллектом, которая должна решать навигационные задачи при движении робокара.

На рис. 1.30 приведена схема гибкого автоматизированного комплекса для механической обработки.

В пищевой промышленности ГАП ещё не нашли широкого применения. Одной из причин этого является сложность технологических процессов в перерабатывающих отраслях агропрома и мелкосерийность производства. Однако создание ГАП в отдельных отраслях пищевой промышленности уже началось и задача их внедрения является одной из важных и актуальных.