Automatisering av produktions- och produktionsprocesser. Automatisering av tekniska processer och produktion

1. Funktioner i designen av tekniska processer under villkoren för automatiserad produktion

Grunden för produktionsautomatisering är tekniska processer (TP), som måste säkerställa hög produktivitet, tillförlitlighet, kvalitet och effektivitet hos tillverkningsprodukter.

Ett karakteristiskt drag för TP-bearbetning och montering är den strikta orienteringen av delar och verktyg i förhållande till varandra i arbetsflödet (den första klassen av processer). Värmebehandling, torkning, målning, etc., till skillnad från bearbetning och montering, kräver inte en strikt orientering av delen (den andra klassen av processer).

TP klassificeras genom kontinuitet i diskret och kontinuerlig.

Utvecklingen av TP AP i jämförelse med tekniken för icke-automatiserad produktion har sina egna detaljer:

1. Automatiserad TP omfattar inte bara heterogena bearbetningsoperationer, utan även tryckbehandling, värmebehandling, montering, inspektion, förpackning samt transport, lagring och andra operationer.

2. Kraven på flexibilitet och automatisering av produktionsprocesser dikterar behovet av en omfattande och detaljerad studie av teknik, en grundlig analys av produktionsanläggningar, studie av väg- och driftsteknik, vilket säkerställer tillförlitligheten och flexibiliteten i tillverkningsprocessen av produkter med en given kvalitet.

3. Med ett brett utbud av produkter är tekniska lösningar multivariata.

4. Graden av integration av arbete som utförs av olika tekniska avdelningar ökar.

Grundläggande principer för konstruktion av bearbetningsteknik i APS

1.Principen om fullständighet . Den bör sträva efter att utföra alla operationer inom samma APS utan mellanliggande överföring av halvfabrikat till andra enheter eller hjälpkontor.

2.Principen för lågdriftsteknik. Bildande av TP med största möjliga konsolidering av verksamheten, med ett minsta antal operationer och installationer i verksamheten.

3.Principen om "små människor" teknik. Säkerställande av automatisk drift av APS under hela produktionscykeln.

4.Principen om "no-debug"-teknik . Utveckling av tekniska lösningar som inte kräver felsökning på arbetsplatser.

5.Principen för aktivt kontrollerad teknik. Organisation av TP-ledning och korrigering av designbeslut baserat på arbetsinformation om TP-förloppet. Både de tekniska parametrarna som bildas vid kontrollsteget och de initiala parametrarna för den tekniska förberedelsen av produktionen (TPP) kan korrigeras.

6.Optimitetsprincipen . Att fatta ett beslut i varje steg av TPP- och TP-hanteringen baserat på ett enda optimalitetskriterium.

Utöver de som övervägs för APS-teknik är även andra principer karakteristiska: datateknik, informationssäkerhet, integration, papperslös dokumentation, gruppteknik.

2. Typisk och grupp TP

Typifiering av tekniska processer för grupper av delar som liknar konfigurationen och tekniska egenskaper gör att de tillverkas enligt samma tekniska process, baserat på användningen av de mest avancerade bearbetningsmetoderna och säkerställer uppnåendet av högsta produktivitet, ekonomi och kvalitet. Typifiering baseras på reglerna för bearbetning av enskilda elementära ytor och reglerna för att tilldela i vilken ordning dessa ytor bearbetas. Typiska TC används främst i storskalig och massproduktion.

Principen för gruppteknik ligger till grund för tekniken för omkonfigurerbar produktion - små och medelstora. I motsats till typifieringen av TP med gruppteknik är ett gemensamt drag de bearbetade ytornas gemensamma och deras kombinationer. Därför är gruppbearbetningsmetoder typiska för bearbetning av delar med ett brett utbud.

Både TP-typifieringen och gruppteknikmetoden är huvudinriktningarna för att förena tekniska lösningar som ökar produktionseffektiviteten.

Klassificering av delar

Klassificering utförs för att bestämma grupper av tekniskt homogena delar för deras gemensamma bearbetning i en gruppproduktionsmiljö. Det utförs i två steg: primär klassificering, dvs kodning av detaljerna i produktionen som studeras enligt design och tekniska egenskaper; sekundär klassificering, det vill säga gruppering av delar med samma eller något olika klassificeringsdrag.

Vid klassificering av delar måste följande egenskaper beaktas: strukturella - övergripande dimensioner, vikt, material, typ av bearbetning och arbetsstycke; antal bearbetningsoperationer; noggrannhet och andra indikatorer.

Gruppering av delar utförs i följande sekvens: val av en uppsättning delar på klassnivå, till exempel rotationskroppar för maskinbearbetning; val av en uppsättning delar på underklassnivå, till exempel delar av axeltypen; klassificering av delar genom kombination av ytor, till exempel axlar med en kombination av släta cylindriska ytor; gruppering efter övergripande dimensioner med urvalet av områden med maximal täthet av storleksfördelning; bestämning enligt diagrammet över områden med det största antalet delnamn.

Tillverkbarhet av produktdesigner för olycksförhållanden

Designen av en produkt anses tillverkabar om dess tillverkning och drift kräver minimala utgifter för material, tid och pengar. Bedömningen av tillverkningsbarheten utförs enligt kvalitativa och kvantitativa kriterier separat för ämnen, bearbetade delar, monteringsenheter.

Delarna som ska bearbetas i AM ska vara tekniskt avancerade, det vill säga enkla i form, dimensioner, bestå av standardytor och ha maximal materialutnyttjandegrad.

Delarna som ska monteras bör ha så många standardanslutningsytor som möjligt, de enklaste elementen för orientering av monteringsenheter och delar.

3. Funktioner i designen av tekniska processer för tillverkning av delar på automatiska linjer och CNC-maskiner

En automatisk linje är ett kontinuerligt fungerande komplex av sammankopplade utrustning och styrsystem, där heltidssynkronisering av operationer och övergångar är nödvändig. De mest effektiva metoderna för synkronisering är koncentrationen och differentieringen av TP.

Differentiering av den tekniska processen, förenkling och synkronisering av övergångar är de nödvändiga förutsättningarna för tillförlitlighet och produktivitet. Överdriven differentiering leder till komplikationen av serviceutrustning, en ökning av områden och servicevolym. En ändamålsenlig koncentration av operationer och övergångar, utan att praktiskt taget minska produktiviteten, kan utföras genom aggregering, med hjälp av multiverktygsjusteringar.

För att synkronisera arbete i en automatisk linje (AL), bestäms ett begränsningsverktyg, en begränsningsmaskin och en begränsningssektion, enligt vilken den verkliga AL-utgångscykeln (min) ställs in enligt formeln

var F - utrustningens faktiska fond, h; N- releaseprogram, st.

För att säkerställa hög tillförlitlighet är AL:n indelad i sektioner som är anslutna till varandra genom lagringsenheter som tillhandahåller den så kallade flexibla kopplingen mellan sektionerna, vilket säkerställer oberoende drift av intilliggande sektioner i händelse av fel i en av dem. En styv anslutning upprätthålls inom platsen. För hårdkopplad utrustning är det viktigt att planera tidpunkten och varaktigheten för planerade avstängningar.

CNC-maskiner ger hög precision och kvalitet på produkter och kan användas vid bearbetning av komplexa delar med exakta stegade eller krökta konturer. Detta minskar kostnaderna för bearbetning, kvalificering och antal personal. Funktioner för bearbetning av delar på CNC-maskiner bestäms av egenskaperna hos själva maskinerna och, först och främst, deras CNC-system, som ger:

1) att minska tiden för justering och omjustering av utrustning; 2) öka komplexiteten i bearbetningscyklerna; 3) möjligheten att implementera cykelrörelser med en komplex kurvlinjär bana; 4) möjligheten att förena styrsystem (CS) för verktygsmaskiner med CS av annan utrustning; 5) möjligheten att använda en dator för att styra CNC-maskiner som ingår i APS.

Grundläggande krav för teknik och organisation av bearbetning i omkonfigurerbar APS på exemplet på tillverkning av grundläggande standarddelar

Utvecklingen av teknik i APS kännetecknas av ett integrerat tillvägagångssätt - en detaljerad studie av inte bara de viktigaste utan också hjälpoperationer och övergångar, inklusive transport av produkter, deras kontroll, lagring, testning och förpackning.

För att stabilisera och förbättra bearbetningens tillförlitlighet används två huvudmetoder för att konstruera TP:

1) användning av utrustning som ger tillförlitlig bearbetning med nästan ingen operatörsinblandning;

2) reglering av TP-parametrar baserat på kontroll av produkter under själva processen.

För att öka flexibiliteten och effektiviteten använder APS principen om gruppteknik.

4. Funktioner i utvecklingen av teknisk process för automatiserad och robotmontering

Automatiserad montering av produkter utförs på monteringsmaskiner och AL. En viktig förutsättning för utvecklingen av en rationell TP för automatiserad montering är föreningen och normaliseringen av anslutningar, det vill säga föra dem till ett visst antal typer och noggrannhet.

Den största skillnaden i robottillverkning är ersättningen av montörer med monteringsrobotar och utförande av kontroll av kontrollrobotar eller automatiska kontrollanordningar.

Robotmontering bör utföras enligt principen om fullständig utbytbarhet eller (mindre ofta) enligt principen om grupputbytbarhet. Möjlighet till montering, justering är utesluten.

Utförandet av monteringsoperationer bör gå från enkel till komplex. Beroende på produkternas komplexitet och dimensioner väljs formen för monteringsorganisation: stationär eller transportör. Sammansättningen av RTK är monteringsutrustning och fixturer, ett transportsystem, operativa monteringsrobotar, styrrobotar och ett styrsystem.

1. Nivåer av automatisering och deras utmärkande egenskaper

Automatisering av produktionsprocesser kan utföras på olika nivåer.

Automation har en så kallad nollnivå - om mänskligt deltagande i produktionen utesluts endast när man utför arbetsrörelser (spindelrotation, verktygsmatningsrörelse etc.). Sådan automatisering kallas mekanisering. Vi kan säga att mekanisering är automatisering av arbetsrörelser. Av detta följer att automatisering innebär mekanisering.

Automatisering av den första nivån är begränsad till skapandet av enheter, vars syfte är att utesluta mänskligt deltagande när man utför tomgång på individuell utrustning. Sådan automatisering kallas för automatisering av arbetscykeln i batch- och massproduktion.

Idle hots i normen för stycketid, som bestämmer arbetsmomentet för operationen, beaktas i form av hjälptid t in och underhållstid t, etc.:

där t o är huvudtiden, som tar hänsyn till tiden för arbetsrörelser, t o \u003d t p.x; t i extra tid, inkluderar tillbakadragande och leverans av verktyg, lastning av utrustning och kontroll; d.v.s. underhållstid som spenderas på verktygsbyte, utrustningsinställning, avfallshantering och hantering; t org utrustning underhåll tid; t otd - vilotid för arbetaren.

På den första automationsnivån är arbetsmaskinerna ännu inte sammankopplade med automatisk kommunikation. Därför utförs transporten och kontrollen av produktionsobjektet med deltagande av en person. På denna nivå skapas och används automatiska och halvautomatiska maskiner. På automatiska maskiner utförs och upprepas arbetscykeln utan mänsklig inblandning. På halvautomatiska maskiner krävs mänskligt ingripande för att slutföra och upprepa arbetscykeln.

Till exempel utför en modern svarv med flera spindlar svarvning, borrning, försänkning. brotschning och trädning på en stångstock. En sådan automatisk maskin kan ersätta upp till 10 universella maskiner på grund av automatisering och kombination av tomgång och arbetsrörelser, hög koncentration av operationer.

Automatisering av den andra nivån är automatisering av tekniska processer. På denna nivå löses uppgifterna att automatisera transporter, styra produktionsanläggningen, ta bort avfall och hantera maskinsystem. Som teknisk utrustning skapas och används automatiska linjer, flexibla produktionssystem (FPS).

En automatisk linje är ett automatiskt operativsystem av maskiner installerade i en teknisk sekvens och förenade med hjälp av transport, lastning, kontroll, hantering och bortskaffande av avfall. Till exempel släpper en linje för bearbetning av en konisk växel i en bilväxellåda upp till 20 arbetare och betalar sig själv på tre år med ett lämpligt produktionsprogram.

Den automatiska linjen består av teknisk utrustning, som är monterad för en viss typ av transport och är ansluten till den med lastanordningar (manipulatorer, brickor, hissar). Ledningen omfattar, förutom arbetsställningar, tomgångslägen som är nödvändiga för inspektion och underhåll av ledningen.

Om linjen innehåller positioner med deltagande av en person, kallas ögat automatiserat.

Den tredje nivån av automatisering är komplex automation, som täcker alla led och led i produktionsprocessen, från upphandlingsprocesser till testning och leverans av färdiga produkter.

Komplex automation kräver att du behärskar alla tidigare automationsnivåer. Det är förknippat med hög teknisk produktionsutrustning och höga kapitalkostnader. Sådan automatisering är effektiv för tillräckligt stora program för produktion av produkter med en stabil design och ett smalt sortiment (produktion av lager, individuella maskinaggregat, elektriska utrustningselement, etc.).

Samtidigt är det komplex automation som gör det möjligt att säkerställa utvecklingen av produktionen som helhet, eftersom den har den högsta effektiviteten av investeringsutgifter. För att visa möjligheterna med sådan automatisering, betrakta som ett exempel 13m: en magisk fabrik för tillverkning av bilramar i USA. Med frisläppandet av upp till 10 000 bildrutor per dag har anläggningen en personal på 160 personer, som huvudsakligen består av ingenjörer och justerare. På jobbet utan användning av komplex automation skulle minst 12 000 personer behövas för att genomföra samma produktionsprogram.

På den tredje nivån av automatisering löses uppgifterna att automatisera lagring och transport mellan butiker av produkter med automatisk adressering, avfallshantering och produktionshantering på basis av den utbredda användningen av datorer. På denna nivå reduceras mänskligt ingripande till att underhålla utrustningen och hålla den i fungerande skick.

2. Utveckling av automatisering i riktning mot teknisk flexibilitet och utbredd användning av datorer

Flexibla produktionssystem är en uppsättning teknisk utrustning och system för att säkerställa dess drift i automatiskt läge vid tillverkning av produkter som ändras i nomenklaturen. Utvecklingen av GPS går mot obemannad teknik, som säkerställer driften av utrustningen under en given tid utan operatörens medverkan.

För varje produkt, med givna krav på produkters kvantitet och kvalitet, kan olika varianter av FMS utvecklas, som skiljer sig åt i metoder och vägar för bearbetning, kontroll och montering, graden av differentiering och koncentration av tekniska processoperationer, typer av transportlastningssystem, antalet servicefordon (OTS), arten av sammanslagna och intersektionella anslutningar, konstruktiva lösningar för huvud- och hjälpmekanismer och -anordningar, principer för att konstruera ett styrsystem.

Den tekniska nivån och effektiviteten hos HPS bestäms av sådana indikatorer som produkternas kvalitet, HPS:s prestanda och dess tillförlitlighet, strukturen på flödet av komponenter som kommer in i dess input. Det är med dessa kriterier i åtanke som sådana problem som valet av typ och kvantitet av processutrustning, interoperativ lagring, deras kapacitet och plats, antalet tjänsteoperatörer, strukturen och parametrarna för transport- och lagringssystemet, etc. ., bör lösas.

Flexibla tillverkningssystem kan byggas från utbytbara, komplementära eller blandade celler.

Figuren visar ett diagram över ett flexibelt system med två utbytbara bearbetningscentra (MC) av samma typ. Bearbetningscentra betjänas av två transportvagnar (robocars) som stödjer rörelsen av materialflöden (delar, arbetsstycken, verktyg). Automatisk styrning är vanligt. Om manuella operationer tillåts måste operatören ges ett visst omdöme. Hanteringen av OC:s och transportsystemets gemensamma arbete utförs från den centrala datorn.

I det allmänna fallet utförs kontrollen av robocars från den centrala datorn via en mellanliggande enhet eller från ett lokalt kontrollsystem (LCS). Överföring av kommandon till robocars kan endast utföras vid hållplatser som delar upp trafiklederna i zoner. Datorn tillåter endast en robocar att stanna i en viss zon. Den maximala rörelsehastigheten kan nå 1 m/s.

Den övre delen av robocaren kan höjas och sänkas hydrauliskt för att utföra omlastning, lossning och lastning. Vid fel eller bortkoppling av kontrollen från datorn kan robocaren styras av LSU.

Det finns olika varianter av robocars som används som fordon inom Statens gränsförvaltning. Det vanligaste alternativet är när en robocar rör sig längs en bana (rutt, bana) eller annan struktur som ligger i golvet eller på dess yta. Ett av spårningsalternativen är att ett spår appliceras på golvytan i form av en remsa (fluorescerande, reflekterande, vit med svarta kanter), och spårningen utförs med optoelektroniska metoder. Nackdelen är behovet av att övervaka remsans renhet. Därför är det vanligare att spåra robocars med en induktiv ledare lagt i ett spår på ett grunt djup (ca 20 mm). Andra intressanta lösningar är också kända - att använda till exempel TV-navigeringsutrustning för fri rörlighet i rymden under kontroll av en dator.

Leveranskällan för robocars med materialflöden är ett automatiserat lager med staplare som ger adresserbar åtkomst till valfri lagercell. Själva lagret är ett ganska komplext förvaltningsobjekt.

Som styrsystem används programmerbara kontroller, en dator eller en specialiserad enhet.

De vanligaste robobilarna med induktiv vägspårning har följande egenskaper: lastkapacitet - 500 kg; färdhastighet - 70 m/min; acceleration under acceleration och retardation, respektive - 0,5 och 0,7 m / s 2; acceleration under nödbromsning 2,5 m/s 2; palllyftvärde - 130 mm; robocar stoppnoggrannhet - 30 mm; överbelastningscykeltid - 3 s; svängradie vid maximal hastighet - 0,9 m; drifttid utan att ladda batterier - 6 timmar; batterispänning - 24V; effekten för var och en av de två drivmotorerna är 600 W; egen vikt av robocar - 425 kg.

En viktig fördel med robocars som fordon är frånvaron av några allvarliga restriktioner för arrangemanget av utrustning, vilket kan utföras av skäl för maximal effektivitet enligt alla kriterier. Rutten för robocars visar sig ofta vara ganska komplicerad, med parallella grenar och slingor.

Automatisering av produktionsprocesser ligger i det faktum att en del av funktionerna för ledning, reglering och kontroll av tekniska komplex inte utförs av människor, utan av robotmekanismer och informationssystem. Faktum är att det kan kallas 2000-talets huvudsakliga produktionsidé.

Principer

På alla nivåer i företaget är principerna för automatisering av produktionsprocesser desamma och enhetliga, även om de skiljer sig åt i omfattningen av tillvägagångssättet för att lösa tekniska och administrativa problem. Dessa principer säkerställer effektiv utförande av det nödvändiga arbetet i automatiskt läge.

Principen om konsekvens och flexibilitet

Alla åtgärder inom ett enda datoriserat system måste samordnas med varandra och med liknande befattningar inom närliggande områden. Full automatisering av operativa, produktions- och tekniska processer uppnås på grund av de gemensamma funktionerna, recepten, schemat och den optimala kombinationen av tekniker. Om denna princip inte följs kommer flexibiliteten i produktionen och den integrerade implementeringen av hela processen att kränkas.

Funktioner hos flexibla automatiserade tekniker

Användningen av flexibla tillverkningssystem är en nyckeltrend inom modern automation. Som en del av deras åtgärd utförs teknisk optimering på grund av sammanhållningen i arbetet med alla systemelement och möjligheten till snabbt byte av verktyg. Metoderna som används gör det möjligt att effektivt bygga om befintliga komplex enligt nya principer utan stora kostnader.

Skapande och struktur

Beroende på produktionsutvecklingsnivån uppnås automatiseringens flexibilitet genom den samordnade och komplexa interaktionen mellan alla delar av systemet: manipulatorer, mikroprocessorer, robotar, etc. Dessutom, förutom mekaniserad produktion av produkter, involverar dessa processer transport , lager och andra avdelningar i företaget.

Principen om fullständighet

Ett idealiskt automatiserat produktionssystem bör vara en komplett cyklisk process utan mellanliggande överföring av produkter till andra avdelningar. Den kvalitativa implementeringen av denna princip säkerställs av:

multifunktionalitet av utrustning som gör det möjligt att bearbeta flera typer av råvaror samtidigt i en tidsenhet;
tillverkningsbarheten av de tillverkade varorna genom att minska de nödvändiga resurserna;
enhet av produktionsmetoder;
ett minimum av ytterligare justeringsarbete efter att utrustningen tagits i drift.

Principen om komplex integration

Graden av automatisering beror på samspelet mellan produktionsprocesser med varandra och med omvärlden, såväl som på hastigheten för integrationen av en viss teknik i en gemensam organisatorisk miljö.

Principen om oberoende utförande

Moderna automatiserade system fungerar enligt principen: "Stör inte maskinens arbete." Faktum är att alla processer under produktionscykeln måste utföras utan mänsklig inblandning, endast minimal kontroll är tillåten från hans sida.

Föremål

Det är möjligt att automatisera produktionen inom alla verksamhetsområden, men datoriseringen fungerar mest effektivt i förhållande till komplexa monotona processer. Sådana operationer finns i:

lätt och tung industri;
bränsle- och energikomplex;
lantbruk;
handel;
medicin osv.

Mekanisering hjälper till med teknisk diagnostik, vetenskapliga och forskningsaktiviteter inom ett separat företag.

Mål

Införandet av automatiserade verktyg i produktionen som kan förbättra tekniska processer är en nyckelgaranti för ett progressivt och effektivt arbete. De viktigaste målen för automatisering av produktionsprocesser inkluderar:

neddragning;
ökad arbetsproduktivitet på grund av maximal automatisering;
expansion av produktlinjen;
tillväxt i produktionsvolymer;
förbättra kvaliteten på varor;
minskning av utgiftskomponenten;
skapande av miljövänlig produktion genom att minska skadliga utsläpp till atmosfären;
införande av högteknologi i den normala produktionscykeln till minimal kostnad;
förbättra säkerheten för tekniska processer.

När dessa mål uppnås får företaget många fördelar från införandet av mekaniserade system och betalar för kostnaderna för automatisering (med förbehåll för stabil efterfrågan på produkter).

Den kvalitativa fullgörandet av mekaniseringens uppgifter bestäms av införandet av:

moderna automatiserade medel;
individuellt utformade datoriseringsmetoder.

Graden av automatisering beror på integrationen av innovativ utrustning i den befintliga processkedjan. Genomförandenivån bedöms individuellt beroende på egenskaperna hos en viss produktion.

Komponenter

Som en del av en enda automatiserad produktionsmiljö på företaget beaktas följande element:

designsystem som används för att utveckla nya produkter och teknisk dokumentation;
verktygsmaskiner med programstyrning baserad på mikroprocessorer;
industriella robotkomplex och tekniska robotar;
datoriserat kvalitetskontrollsystem på företaget;
tekniska lager med speciell hanteringsutrustning;
allmänt automatiserat produktionsstyrsystem (APCS).

Strategi

Att följa en automationsstrategi hjälper till att förbättra hela skalan av nödvändiga processer och få maximal nytta av implementeringen av datorsystem i företaget. Endast de processer som är fullt studerade och analyserade kan automatiseras, eftersom programmet som utvecklats för systemet måste innehålla olika variationer av en åtgärd beroende på miljöfaktorer, mängden resurser och kvaliteten på utförandet av alla steg i produktionen.

Efter att ha definierat konceptet, studerat och analyserat tekniska processer kommer vändningen till optimering. Det är nödvändigt att kvalitativt förenkla strukturen genom att ta bort processer från systemet som inte ger något värde. Om möjligt måste du minska antalet utförda åtgärder genom att kombinera några operationer till en. Ju enklare strukturell ordning, desto lättare är det att datorisera. Efter att ha förenklat systemen kan du börja automatisera produktionsprocesser.

Design

Design är ett nyckelsteg i automatiseringen av produktionsprocesser, utan vilken det är omöjligt att införa komplex mekanisering och datorisering i produktionen. Inom dess ram skapas ett speciellt schema som visar strukturen, parametrarna och nyckelegenskaperna för de enheter som används. Schemat består vanligtvis av följande artiklar:

automatiseringsskala (beskrivs separat för hela företaget och för enskilda produktionsenheter);
bestämning av kontrollparametrarna för driften av enheter, som senare kommer att fungera som verifieringsmarkörer;
beskrivning av styrsystem;
konfiguration av platsen för automatiserade anläggningar;
information om blockering av utrustning (i vilka fall det är tillämpligt, hur och av vem det kommer att startas i nödfall).

Klassificering

Det finns flera klassificeringar av företagsdatoriseringsprocesser, men det är mest effektivt att separera dessa system beroende på deras implementeringsgrad i den övergripande produktionscykeln. På grundval av detta sker automatisering:

partiell;
komplex;
komplett.

Dessa sorter är bara nivåer av industriell automatisering, som beror på företagets storlek och mängden tekniskt arbete.

Partiell automatisering- är ett komplex av operationer för att förbättra produktionen, inom vilket det finns en mekanisering av en åtgärd. Det kräver inte bildandet av ett komplext förvaltningskomplex och full integration av relaterade system. På denna nivå av datorisering är mänskligt deltagande tillåtet (inte alltid i begränsad omfattning).

Integrerad automation låter dig optimera arbetet i en stor produktionsenhet i läget för ett enda komplex. Dess användning är motiverad endast inom ramen för ett stort innovativt företag, där den mest pålitliga utrustningen används, eftersom nedbrytningen av ens en maskin riskerar att stoppa hela arbetslinjen.

Full automatiseringär en uppsättning processer som säkerställer en oberoende drift av hela systemet, inkl. tillverkningskontroll. Dess genomförande är den dyraste, så detta system används i stora företag under förhållanden med kostnadseffektiv och stabil produktion. I detta skede minimeras mänskligt engagemang. Oftast består det i att övervaka systemet (till exempel kontrollera sensoravläsningar, åtgärda mindre problem etc.).

Fördelar

Automatiserade processer ökar hastigheten på utförda cykliska operationer, säkerställer deras noggrannhet och funktion, oavsett miljöfaktorer. Genom att eliminera den mänskliga faktorn minskar antalet möjliga fel och kvaliteten på arbetet förbättras. I fall av typiska situationer kommer programmet ihåg algoritmen för åtgärder och tillämpar den med maximal effektivitet.

Automatisering låter dig öka noggrannheten i att hantera affärsprocesser i produktionen genom att täcka en stor mängd information, vilket helt enkelt är omöjligt i frånvaro av mekanisering. Datoriserad utrustning kan utföra flera tekniska operationer samtidigt utan att kompromissa med kvaliteten på processen och noggrannheten i beräkningarna.

Begreppet processautomation är oupplösligt kopplat till den globala tekniska processen. Utan införandet av datoriseringssystem är den moderna utvecklingen av enskilda avdelningar och hela företaget omöjligt. Mekaniseringen av produktionen gör det möjligt att mest effektivt förbättra kvaliteten på färdiga produkter, utöka utbudet av erbjudna typer av varor och öka produktionen.

Konferens om produktionsautomation 28 november 2017 i Moskva

Det finns all anledning att tro att det kommande decenniet kommer att bli en vändpunkt i utvecklingen av nya metoder för produktion, gränsen mellan epoker av icke-automatiserad och automatiserad produktion.

Det är helt uppenbart att just nu har de vetenskapliga och tekniska förutsättningarna förknippade med framväxten och utvecklingen av de senaste automationsverktygen mognat för detta. Dessa inkluderar först och främst automatiska styrsystem baserade på industriella styrenheter och förstås industrirobotar som har lyft produktionen till en kvalitativt högre nivå.

Det verkar som om ovillkorlig progressivitet, i kombination med ökad uppmärksamhet, borde ha gett industrirobotar en triumfmarsch, vilket gör det möjligt för dem att göra ett betydande bidrag till intensifieringen av produktionsprocesserna, vilket minskar andelen manuellt arbete. Detta sker dock ännu inte i rätt omfattning. Åtminstone vad gäller läget i vårt land.

Det är uppenbart att huvudproblemet med den långsamma utvecklingen av automatisering och i synnerhet robottillverkning ligger i den uppenbara diskrepansen mellan kostnaderna för arbetskraft och resurser å ena sidan och den verkliga avkastningen å andra sidan. Och detta orsakades inte av de plötsligt upptäckta bristerna hos industrirobotar, utan av missräkningar som gjordes vid förberedelserna av sådan produktion. Produktionen, med sina hårda lagar, avvisar oundvikligen dyra, låga hastigheter och opålitliga konstruktioner.

Ryssland kan och måste återta sin status som en världsindustrimakt. För att uppnå detta är det nödvändigt att ha ett antal nyckelfördelar - lovande områden och teknologier, utvecklad verktygsmaskinindustri och viktigast av allt - mänskliga resurser som kan förverkliga sina planer. Det specifika med skapandet av en ny produkt, oavsett om det är de senaste modellerna av vapen, sjö- och flygplan eller andra högteknologiska produkter, är att endast det som i princip kan tillverkas är utformat. Det är ingen mening att prata om att skapa, till exempel, en ny generation fighter utan att ha utrustningen på lämplig nivå. Således är den senaste utrustningen grunden för skapandet av den senaste tekniken. Förkastandet av systematisk industriell reglering, den direkta "odlingen" av innovativa projekt leder till förkastandet av modern industriproduktion: fartygs- och flygplansbyggnad, rymdsektorn, höghastighetstågtransporter och moderna vapensystem.

Eftersom automation och robottillverkning till sin natur är nära relaterade till utvecklingen av nya typer av produkter, kan de bestämma nivån på ett lands konkurrenskraft. Därför är det nödvändigt att studera och undersöka produktionscyklerna för företag i olika branscher med storskalig, seriell och småskalig produktion för att bestämma områdena för rationell användning av robotar och fastställa funktionella och tekniska krav för dem.

Det pågår en dynamisk utveckling av robotik i världen. Alla nya högeffektiva robotdesigner och industriella styrenheter för massbruk har skapats och håller på att skapas. Deras antal växer snabbt, eftersom att minska andelen manuellt arbete, öka produktiviteten och öka produktionstakten är en brådskande uppgift för effektiv industriproduktion i utvecklade postindustriella länder. Samtidigt är det i många fall framväxten av teknik som stimulerar utvecklingen av nya typer av produkter. Teknik som bringas till perfektion avgör produktionskostnaden och i slutändan effektiviteten och konkurrenskraften för landets ekonomi som helhet. Således kommer bildandet av denna riktning att ge impulser till den blomstrande industrin och lägga grunden för dess dynamiska utveckling.

Utvecklingen av industriproduktionen bestäms av tillväxten i arbetsproduktiviteten. Produktiviteten för en teknisk operation i vilken bransch som helst beror på tiden som ägnas åt att utföra de huvudsakliga funktionella åtgärderna (huvudtid), hjälpåtgärder (hjälptid) och tidsförluster på grund av otillräcklig organisation av arbetet (organisationsförluster) och den långsiktiga prestandan av några ytterligare åtgärder (egna förluster). Att minska huvudtiden kan uppnås genom att förbättra bearbetningstekniken, såväl som genom designförändringar i utrustningen. Minimering av organisatoriska tidsförluster innebär en grundlig studie av förutsättningarna för att organisera produktionen, leverans av material och komponenter, etablerade samarbetsband och mycket mer, samtidigt som att reducera hjälptid och egna förluster är förknippat med mekanisering och automatisering av produktionen. Automatisering av produktionen är endast möjlig på grundval av de senaste framstegen inom vetenskap och teknik, användning av avancerad teknik och användning av avancerad produktionserfarenhet. Jo, flexibel automatisering gör det i sin tur möjligt att snabbt omkonfigurera produktionen för att utföra tekniska funktioner med en viss bearbetningskapacitet baserat på maximal användning av datorteknik och elektronik.

Med tanke på det faktum att datorteknik utvecklas i snabb takt och ingenting hindrar deras användning i kombination med teknisk utrustning, kan vi dra slutsatsen att inom en snar framtid kommer mänskligt deltagande i produktionsprocesser att minimeras. Den närmaste framtidens företag är helautomatiska verkstäder med en flexibel organisation av produktionen, betjänad av grupper av robotar med ett enda kontrollcenter.

NYA UTMANINGAR - NYA LÖSNINGAR

Automatisering av produktionen leder till en betydande ökning av dess effektivitet. Detta beror å ena sidan på förbättringen av organisationen av produktionen, påskyndande av omsättningen av medel och bättre användning av anläggningstillgångar, å andra sidan på minskningen av kostnaderna för bearbetning, löner och energi. kostar. Den tredje viktiga faktorn är ökningen av produktionskulturen, kvaliteten på produkterna etc.

CNC-maskiner har blivit en symbol för rörelsen mot en innovativ organisation av produktionen. Men trots omfattningen och omfattande tillämpningarna är de idag inte den viktigaste prestationen inom automationsområdet. Bakom kulisserna finns programmerbara styrenheter, mikroprocessorer, processdatorer och logiska styrsystem, som är ännu mer framgångsrika och mer allmänt använda inom detta område. Samtidigt kan alla de listade enheterna betraktas som medlemmar av samma familj av utrustning för flexibel automation, vilket i grunden förändrar det befintliga systemet för industriell produktion.

Det har redan bevisats att användningen av industrirobotar inte bara ökar automatiseringsnivån för in-line-produktion, utan också gör det möjligt att använda teknisk utrustning mer effektivt och på grundval av detta avsevärt öka arbetsproduktiviteten. Användningen av robotar löser också problemet med att tillhandahålla personal för svåra och riskfyllda operationer.

Inom området för skapande och tillämpning av industrirobotar är vårt land fortfarande i ett tidigt skede, så vi måste utföra en stor mängd forskning och utveckling, utveckla vår egen bas av standardlösningar. Tillsammans med utvecklingen av universella robotar är det nödvändigt att organisera produktionen av standardmodeller av specialutrustning (pneumatiska gripdon, stationära enheter och liknande enheter), vilket ytterligare kommer att utöka möjligheterna till automatisering. Dessutom bör förenklade modeller av robotar och mekaniska gripdon utvecklas för att utföra enkla operationer.

Enkel automatisering av arbetsplatser har redan upphört att passa produktionsledare. Varför? När allt kommer omkring är den tid som frigörs den viktigaste faktorn som påverkar effektiviteten i ett industriföretag. Den ekonomiska effekten av lokal "bitvis" automatisering är dock minimal, eftersom designprocessen förblir klassiskt konsekvent: designers skapar dokumentation, överför den till teknologer, tar tillbaka den för korrigering, returnerar den korrigerade dokumentationen till teknologer, de förbereder teknisk dokumentation, samordna med leverantörer och ekonomer etc. Vidare. Som ett resultat ger automatisering varken den fulla ekonomiska avkastningen eller en riktigt betydande minskning av förberedelsetiden för produktion, även om en positiv effekt uppnås i alla fall.

Det bör inte glömmas att utvecklingen och förberedelserna för produktion av komplexa, högteknologiska produkter är en kollektiv och sammanhängande process, som involverar tiotals och hundratals specialister från ett företag eller till och med en grupp av företag. Under utvecklingen av en produkt uppstår ett antal svårigheter som påverkar den övergripande framgången. Först och främst är detta oförmågan att se de nyckelresurser som är involverade i utvecklingsprocessen i deras faktiska tillstånd vid en given tidpunkt. Det är också organisationen av ett gemensamt arbete av ett team av specialister med inblandning av företag som levererar komponenter till produkten som utvecklas. Det finns bara ett sätt att avsevärt minska förberedelsetiden för sådan produktion - genom parallellt utförande av arbete och nära samverkan mellan alla deltagare i processen. Ett liknande problem kan lösas genom att skapa ett enda informationsutrymme för företaget, ett slags array av digitala data om produkter.

VAR MAN BÖRJA AUTOMATION

Nedan finns en kort algoritm som låter dig förstå vad du behöver ta reda på för att börja implementera ett fabriksautomationsprojekt.

1. Först måste du utvärdera automationsobjektet - vad som behöver bytas ut, vilken utrustning som behöver köpas och vad som kan öka företagets produktivitet.

2. På grundval av de utvecklade referensvillkoren är det nödvändigt att välja de mest optimala elementen för att lösa uppgifterna. Dessa kan vara speciella sensorer och verktyg för att övervaka, till exempel driften av utrustning, såväl som olika kit för vidare insamling och bearbetning av all mottagen information, speciella enheter för att tillhandahålla ett gränssnitt - en kontrollpanel för den normala aktiviteten för produktionsförmedlare , etc.

3. Upprätta projektdokumentation - ett automatiseringsschema, helst i form av cyklogram, ett elektriskt kretsschema, en beskrivning av styrningen av systemförvaltningen.

4. Nästa steg är utvecklingen av program som hjälper till att implementera kontrollalgoritmer för varje specifik utrustning (nedre kontrollstadiet). Därefter sammanställs en allmän algoritm för att samla in och bearbeta mottagna data (det övre steget av produktionshantering).

5. När allt ovanstående är gjort är det tillrådligt att börja säkra förråden av nödvändig utrustning. Dessutom bör dess driftsättning utföras enligt förutbestämda och strikt definierade prioriteringar.

6. Det är nödvändigt att automatisera alla steg i produktionsprocessen genom att programmässigt kombinera styrsystem för varje individuell nivå, vilket ger dem möjlighet till flexibla transformationer.

TYPISKA PROBLEM OCH REKOMMENDATIONER FÖR ATT ÖVERKOMMA DEM

Solver-företaget har automatiserat produktionen av maskinbyggande företag i 20 år. Erfarenheten visar att de objektiva faktorerna som hindrar ett framgångsrikt genomförande av automationsprojekt är:

Företagsteamets ovilja att acceptera automatisering som ett nödvändigt och tillräckligt verktyg för produktionscykeln i detta skede av företagsutveckling;

Brist på ett tillräckligt antal kompetenta specialister inom automationsområdet;

Ofta har företaget inte en klar förståelse för de slutliga målen för automationsaktiviteter.

Solver-företaget har formulerat flera grundläggande principer som möjliggör en rationell titt på robotteknikens problem och postulat som bör följas när man arbetar genom stegen av produktionsautomatisering.

1. Robotverktyg ska inte bara ersätta en person eller imitera hans handlingar, utan också utföra dessa produktionsfunktioner snabbare och bättre. Först då kommer de att vara verkligt effektiva. Detta uppnår principen om det slutliga resultatet.

2. Komplexiteten i tillvägagångssättet. Alla de viktigaste komponenterna i produktionsprocessen - teknologier, produktionsanläggningar, hjälputrustning, styr- och underhållssystem - måste beaktas och i slutändan lösas på en ny, högre nivå. En komponent i produktionsprocessen som inte har utarbetats på rätt nivå kan göra hela komplexet av automatiseringsåtgärder ineffektivt. Både industrirobotar och automatiserade styrsystem måste implementeras med hänsyn till teknikens och designens framsteg och som helhet anpassas till produktionens krav - först då kommer de att vara effektiva.

3. Och det viktigaste är principen om nödvändighet. Robotiseringsverktyg, inklusive de mest lovande och progressiva, bör användas inte där de kan anpassas, men där de inte kan undvaras.

Jag skulle vilja avsluta artikeln med följande slutsats. Ingen kan i detalj och exakt beskriva det superindustriella samhälle som växer fram idag. Men redan nu måste vi förstå att inom överskådlig framtid kommer samhället att gå från ett massfabrikssystem till unik styckeproduktion, intellektuell arbetskraft, som kommer att baseras på information, superteknologier, samt en hög grad av produktionsautomatisering. Inget annat sätt är förutsett.

Kapitel 1. Principer för att bygga automatiserad produktion

Del 1. Grunderna i teorin om automatisk styrning

Automatisering- en gren av vetenskap och teknik, som täcker teori och anordningar för medel och system för automatisk styrning av maskiner och tekniska processer. Den uppstod på 1800-talet med tillkomsten av mekaniserad produktion baserad på spinn- och vävmaskiner, ångmaskiner etc. som ersatte manuellt arbete och gjorde det möjligt att öka dess produktivitet.

Automatisering föregås alltid av processen med full mekanisering - en sådan produktionsprocess där en person inte spenderar fysisk styrka på att utföra operationer.

Med teknikens utveckling har funktionerna för att styra processer och maskiner utökats och blivit mer komplexa. Människan har i många fall inte kunnat klara av mekaniserad produktion utan särskilda tilläggsanordningar. Detta ledde till uppkomsten av automatiserad produktion, där arbetare inte bara frigörs från fysiskt arbete, utan också från funktionerna att kontrollera maskiner, utrustning, produktionsprocesser och operationer, samt att hantera dem.

Under automatisering av produktionsprocesser förstås en uppsättning tekniska åtgärder för utveckling av nya tekniska processer och skapandet av produktion baserad på högpresterande utrustning som utför alla huvudoperationer utan direkt mänskligt deltagande.

Automatisering bidrar till en betydande ökning av arbetsproduktiviteten, förbättrar produktkvalitet och arbetsvillkor för människor.

Inom jordbruket, livsmedels- och processindustrin är kontrollen och hanteringen av temperatur, luftfuktighet, tryck, hastighetskontroll och rörelse, kvalitetssortering, förpackning och många andra processer och operationer automatiserad, vilket säkerställer högre effektivitet, arbetskraft och kostnadsbesparingar.

Automatiserad produktion, jämfört med icke-automatiserad produktion, har vissa detaljer:

För att bli mer effektiva bör de omfatta mer heterogena verksamheter;

Det är nödvändigt att noggrant studera tekniken, analysera produktionsanläggningar, trafikvägar och operationer, säkerställa tillförlitligheten av processen med en given kvalitet;

Med ett brett utbud av produkter och säsongsvariationer kan tekniska lösningar vara multivariata;

Kraven på ett tydligt och välkoordinerat arbete av olika produktionstjänster ökar.

Vid design av automatiserad produktion måste följande principer följas:

1. Principen om fullständighet. Du bör sträva efter att utföra alla operationer inom samma automatiserade produktionssystem utan mellanliggande överföring av halvfabrikat till andra avdelningar. För att genomföra denna princip är det nödvändigt att säkerställa:

Produktens tillverkningsbarhet, d.v.s. minsta mängd material, tid och pengar bör spenderas på tillverkningen;

Enhet av metoder för bearbetning och kontroll av produkten;

Utbyggnad av typen av utrustning med ökad teknisk kapacitet för att bearbeta flera typer av råvaror eller halvfabrikat.

2. Principen för lågoperativ teknik. Antalet mellanliggande bearbetningsoperationer för råvaror och halvfabrikat bör minimeras och deras tillförselvägar bör optimeras.

3. Principen om mindre människor teknik. Säkerställer automatisk drift under hela produktens tillverkningscykel. För att göra detta är det nödvändigt att stabilisera kvaliteten på ingående råvaror, förbättra tillförlitligheten hos utrustning och informationsstöd för processen.

4. Principen om problemfri teknik. Styrobjektet ska inte kräva ytterligare inställningsarbete efter att det tagits i drift.

5. Optimitetsprincipen. Alla kontrollobjekt och produktionstjänster är föremål för ett enda optimalitetskriterium, till exempel att endast producera produkter av högsta kvalitet.

6. Principen för gruppteknik. Ger produktionsflexibilitet, d.v.s. möjligheten att byta från release av en produkt till release av en annan. Principen är baserad på gemensamma operationer, deras kombinationer och recept.

Seriell och småskalig produktion kännetecknas av skapandet av automatiserade system från universell och modulär utrustning med interoperativa tankar. Denna utrustning kan, beroende på vilken produkt som bearbetas, justeras.

För storskalig och massproduktion av produkter skapas automatiserad produktion från specialutrustning, förenad av en styv anslutning. I sådana industrier används högpresterande utrustning, till exempel roterande utrustning för att hälla vätskor i flaskor eller påsar.

För att utrustningen ska fungera krävs mellantransport av råvaror, halvfabrikat, komponenter och olika media.

Beroende på mellantransport kan automatiserad produktion vara:

Med end-to-end transport utan omarrangemang av råvaror, halvfabrikat eller media;

Med en omarrangering av råvaror, halvfabrikat eller media;

med mellanbehållare.

Enligt typerna av utrustningslayout (aggregation) särskiljs automatiserad produktion:

Enkeltrådig;

Parallell aggregering;

Flertrådad.

I enkelflödesutrustning är placerad sekventiellt under driften. För att öka produktiviteten i entrådig produktion kan operationen utföras på samma typ av utrustning parallellt.

I en flertrådig produktion utför varje tråd liknande funktioner, men fungerar oberoende av varandra.

Ett kännetecken för jordbruksproduktion och bearbetning av produkter är den snabba nedgången i deras kvalitet, till exempel efter slakt av boskap eller avlägsnande av frukt från träd. Detta kräver sådan utrustning som skulle ha hög rörlighet (förmågan att producera ett brett utbud av produkter från samma typ av råvaror och bearbeta olika typer av råmaterial på samma typ av utrustning).

För att göra detta skapas omkonfigurerbara produktionssystem som har egenskapen automatisk omkonfigurering. Organisationsmodulen för sådana system är en produktionsmodul, en automatiserad linje, en automatiserad sektion eller en verkstad.

produktionsmodul de kallar ett system som består av en enhet av teknisk utrustning utrustad med en automatiserad programstyrningsanordning och automatisering av den tekniska processen, autonomt fungerande och med förmågan att integreras i ett system på högre nivå (Fig. 1.1).

Figur 1.1 - Produktionsmodulens struktur: 1- utrustning för att utföra en eller flera operationer; 2- kontrollenhet; 3- lastnings- och lossningsanordning; 4 - transport- och lagringsanordning (mellanliggande kapacitet); 5- kontroll- och mätsystem.

Produktionsmodulen kan till exempel innefatta en torkkammare, ett mätsystem, ett lokalt styrt hanterings- och transportsystem eller en blandningsanläggning med liknande tilläggsutrustning.

Ett specialfall av produktionsmodulen är produktionscell- en kombination av moduler med ett enhetligt system för mätning av utrustningens driftsätt, transport-ackumulering och lastning-lossningssystem (Fig. 1.2). Produktionscellen kan integreras i system på högre nivå.

Figur 1.2 - Produktionscellens struktur: 1- utrustning för att utföra en eller flera operationer; 2- mottagningsbehållare; 3-lastnings- och lossningsanordning; 4- transportör; 5- mellanliggande kapacitet; 6 - kontrolldator; 7- kontroll- och mätsystem.

Automatiserad linje- Ett omkonfigurerbart system som består av flera produktionsmoduler eller celler, förenade av ett enda transport- och lagringssystem och ett automatiskt processkontrollsystem (APCS). Utrustningen för den automatiserade linjen är belägen i den accepterade sekvensen av tekniska operationer. Strukturen för den automatiserade linjen visas i figur 1.3.

Till skillnad från en automatiserad linje ger en omkonfigurerbar automatiserad sektion möjligheten att ändra sekvensen för att använda teknisk utrustning. Linjen och sektionen kan ha separat fungerande enheter av teknisk utrustning. Strukturen för den automatiserade sektionen visas i figur 1.4.