Назначение робототехнических комплексов

Вся деятельность человека, в конечном счете, направлена на удовлетворение потребностей, которая в нашем случае сводится к обеспечению выпуска на промышленном предприятии предметов потребления.

В общем случае мы должны при этом знать ответы на три вопроса:

1. Что изготавливать (т. е. что делать, что найдет (может найти) рынок сбыта)?

2. Сколько изготавливать (программа выпуска) по количеству, по сроку и по длительности изготовления?

3. Как изготавливать (каким образом, какими силами и средствами)?

Изготовление может быть: ручным, механизированным, автоматизированным и автоматическим (см. схему).

 

Схема промышленного производства

Промышленное производство	Свойства промышленного производства
по типу производства	по степени автоматизации
Единичное Серийное Массовое	Ручное Механизированное Автоматизированное Автоматическое

Промежуточные предметы потребления

Собственно предметы потребления

Предметы потребления

Механизация – освобождение человека от участия в энергетическом потоке обработки изделий.

Автоматизация – освобождение человека от участия в энергетическом и информационном потоках обработки изделий.

Любой тип производства может выполняться с любой степенью авто­матизации.

Полярными можно считать: единичное, ручное производство и массовое автоматическое производство на жестких автоматических станках и линиях.

При единичным ручном производстве применяют универсальные металлообрабатывающие станки с обслуживающим их станочником высокой квалификации или универсальные станки с ЧПУ по принципу: сколько станков – столько рабочих. Для него характерна большая универсальность, но низкая производительность и культура труда. Такое производство сейчас используется в ремонтных организациях, при выпуске исследовательского уникального оборудования.

Массовое автоматическое производство на жестких автоматических линиях и на станках-автоматах обеспечивает безлюдное высокопроизводительное производство, однако является специальным и не может быть использовано при смене продукции. Такое производство широко используется, например, в подшипниковой промышленности.

В общем объеме промышленного производства единичное и массовое производство занимает около 20 %. Остальные 80 % занимает серийное производство, когда в год на той или иной единице оборудования выпускают от 2 до 100–200 наименований и партиями в 20–200 штук.

Именно серийное производство (крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное) и является экономически наиболее выгодной сферой применения гибких автоматизированных производств (ГАП) и их основной составляющей – роботизированных технологических комплексов.

Понятно, что серийное производство не является единственным типом производства, в котором целесообразно использовать робототехнические комплексы (РК): они используются в массовом, а иногда и в единичном производствах.

Рассмотрим место применения РК и выполняемые ими функции при различных уровнях автоматизации.

Необходимо отметить, что автоматизация технологических процессов имеет целью улучшение экономических и социальных факторов.

Экономические факторы автоматизации: увеличение производительности труда; повышение качества продукции; снижение себестоимости изготовления.

Социальные факторы: улучшение условий труда и безопасности человека, практически почти полное исключение его из производственного процесса и сведение его роли к наладке оборудования и наблюдению за его работой.

В классическом варианте повышение уровня автоматизации решало все вышеуказанные задачи, но резко снижалась универсальность автоматических производств, что и привело к необходимости создания гибких автоматизированных производств.

В процессе развития средств автоматизации на автоматический режим выполнения переводились различные этапы и операции технологических процессов.

Первый уровень автоматизации – это автоматизация цикла обработки. Он сводится к автоматическому управлению последовательностью и характером движений рабочего инструмента в целях получения заданной формы, размеров и качества поверхности обрабатываемой детали.

Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня нашла в станках с ЧПУ. При этом обеспечивается возможность осуществлять управление практически для неограниченной номенклатуры деталей, то есть такие станки фактически являются универсальными с автоматической обработкой деталей.

Применение таких станков повышает производительность труда в 2–4 раза. Существенно повышается также качество продукции. Загрузка – разгрузка таких станков, однако, производится вручную, и они относятся к категории станков-полуавтоматов.

Второй уровень автоматизации – это автоматизация загрузки – разгрузки станков-автоматов, в том числе и станков с ЧПУ. Наибольшей универсальностью и быстротой переналадки обладают ПР, используемые в качестве загрузочно – разгрузочных устройств.

По мере снижения требований к быстроте переналадки загрузочных устройств и увеличения размера партии обрабатываемых деталей упрощаются средства загрузки-разгрузки деталей в рабочую зону основного технологического оборудования (ОТО). На многоцелевых обрабатывающих центрах такими средствами часто служат автооператоры.

Второй уровень автоматизации часто обеспечивается с помощью роботизированных технологических комплексов, в которых ПР обслуживает единицы или группу ОТО.

Третий уровень автоматизации – автоматизация контроля обрабатываемых деталей, состояния инструмента, состояния станков, а также контроля и подналадки технологического процесса.

Такая автоматизация обеспечивает длительную работу оборудования (в течение одной – двух смен) без участия человека.

Третий уровень автоматизации обеспечивается созданием адаптивных РК, а также гибких производственных модулей, представляющий собой комплекс, состоящий из многооперационного станка (обрабатывающего центра), устройств приема и перемещения спутников (палет), ПР (или автооператоров), устройств контроля, диагностирования и других вспомогательных механизмов и устройств, управляемых от общей системы автоматизированного управления.

Четвертый уровень автоматизации – автоматическая переналадка оборудования с выпуска одного изделия на другое.

На существующем оборудовании переналадка пока осуществляется вручную и занимает значительную часть календарного времени (от нескольких часов до целой смены и больше). То есть этот этап производства до настоящего времени не автоматизирован и является слабым звеном в цепи средств автоматизации (автоматизированного производства).

Пятый уровень автоматизации – гибкие производственные системы (ГПС), представляющие собой (ГОСТ 26228-85) совокупность в различных сочетаниях оборудования с ЧПУ, РТК, ГПМ, отдельных единиц ОТО и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающую свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах их характеристик.

В идеале при быстрой переналадке ГПС с выпуска одного изделия на другое (переналадка вспомогательного ТО, инструмента, замена управляющих программ) они должны обеспечивать производительность, близкую к той, что обеспечивается в современном массовом производстве при изготовлении деталей одного наименования.

Необходимо отметить, что повышение уровня автоматизации оборудования тесно связано с ростом уровня организации всего производства на данном предприятии.

Изолированный станок с ЧПУ, ПР, ГПМ или РТК при одиночном использовании на предприятии, где не применяется в достаточно широких
масштабах такое оборудование, не эффективен, так как в таких случаях, как
правило, вся организация производства на таком предприятии не соответствует требованиям, предъявляемым новой высокопроизводительной и нуждающейся в высококвалифицированном обслуживании техникой.

Таким образом, наиболее приемлемыми уровнями автоматизации, обеспечиваемыми непосредственно РТК, являются 2-й и 3-й.