Гибкая автоматизация технологических процессов.

Преимущества ТПМ лучше всего реализуются в условиях гибкой производственной системы (ГПС). ГПС представляет собой ком­плекс автоматизированного оборудования (технологического, транс­портного, складского и др.) с единой автоматизированной системой управления (АСУ), обеспечивающей быстрый переход с выпуска одного изделия на выпуск другого путем замены программы АСУ, автоматической смены инструментов и оснастки без изменения состава и расположения основного оборудования. По сути, ГПС можно рассматривать как организационно-техническую структуру (т.е. организационную, функциональную, компоновочную и информационно-управляющую), на основе которой создаются высокоэффективные (преимущественно мелкосерийные многономенклатурные), а также интегрированные производства перспективных ЭУ.

В состав автоматизированного технологического оборудования обычно входят гибкие технологические модули (ГТМ - основная техно­логическая структурная единица ГПС) и (либо) робототехнологические комплексы с индивидуальными средствами автоматического управления или управляемые от центральной ЭВМ, устройства загрузки-выгрузки (промышленные роботы или специальные автоматические устройства) объектов производства (и их конструктивов), унифицированная (или специальная) оснастка, контрольно-измерительные средства и т.д. (рис. 18). Состав технологического оборудования ГПС должен подби­раться так, чтобы обеспечить реализацию ТП, предусмотренных в смен­ных программах с учетом резервирования отдельных ГТМ (на случай отказа) для обеспечения непрерывной работы ГПС.

Транспортное оборудование (транспортеры, конвейеры, автомати­ческие тележки, промышленные роботы или специальные автоматиче­ские устройства) должно обеспечивать своевременную подачу со скла­дов к технологическому оборудованию заготовок, конструктивов, смен­ной оснастки и требующих замены инструментов, материалов ТС и доставку на склады готовых ЭУ, сменной оснастки и инструмента, отхо­дов производства и т.д. по адресам, указываемым по команде централь­ной управляющей ЭВМ (см. рис.7.18).

Складское оборудование представляет собой складирующие авто­маты, на которых хранятся и выдаются по команде АСУ полуфабрика­ты, готовые ЭУ, конструктивы, оснастка, инструменты, материалы и т.д. в количестве, достаточном для непрерывной работы ГПС.

АСУ на базе ЭВМ осуществляет оперативный контроль за работой ГПС нее составляющих, оптимизирует режим работы всех единиц обо­рудования, особенно при переходе на выпуск других изделий, определя­ет необходимые для этого инструменты, оснастку, материалы ТС и дает команду на их доставку к технологическому оборудованию, а также изъ­ятие заготовок, оснастки, отходов и т.д. от предыдущего изделия. Высо­кое быстродействие и большая емкость памяти ЭВМ обеспечивают на­дежный контроль и оперативное управление производственным процес­сом в рамках ГПС.

Рис. 7.18. Гибкая автоматизированная линия сборки и монтажа (по варианту I) ПМК на КП: 1 - загрузчик; 2 - модуль трафаретной печати припойной пасты; 3 - конвейер; 4 - модуль нанесения клея; 5 - модуль сборки чип-компонентов и корпусов типа SO с малым числом выводов, б - модуль сборки многовыводных, корпусов SO и FP; 7 - модуль сборки кристаллодержателей (PLCC и др.) на КП; 8 - монтаж ПОДП; 9 - разгрузчик; 10 - транспортный робот, управляемый ЭВМ; ЭВМ1 - центральная ЭВМ; ЭВМ2 - ЭВМ контроля и управления автоматической линией; ИД - исходные данные; ВД - выходные данные; Д1 и ДО - дисплеи

Таким образом, в отличие от жесткой гибкая автоматизация харак­теризуется:

- быстрой переналаживаемостью производственной системы толь­ко с использованием имеющегося в составе ГПС технологического оборудования;

- широким применением ЭВС и робототехники;

- оперативностью контроля и управления ТП;

- возможностью оптимизации ТП и процесса управления произ­водством;

- возможностью диагностирования технического состояния обору­дования;

- совместимостью со всеми средствами реализации любых САПР, что позволяет при соответствующем выборе компьютерной среды орга­низовать интегрированную производственную систему;

- возможностью совершенствования изделий и технологий их изго­товления;

- потребностью высококвалифицированных рабочих;

- возможностью организации малолюдной и безлюдной техноло­гий, а в сочетании с кластерными системами - экологически чистых технологий.

Переналаживаемость и гибкость ГПС. Под переналаживаемо­стью ГПС подразумевается возможность быстрого и экономичного пе­рехода с одного ТП на другой в связи с изменением конструктивных, технологических, организационных, управленческих и экономических факторов, а также объема выпуска изделий. Основной характеристикой переналаживаемоети является время переналадки. Переналаживаемость присуща любому многономенклатурному производству, но в современ­ных условиях производства ЭВС требования к переналаживаемости особенно возрастают. Это определяется частой сменяемостью ЭУ, обу­словленной постоянным совершенствованием их конструкций, измене­нием нх функциональных параметров, одновременным выпуском не­скольких модификаций изделий, изменением объема выпуска, совер­шенствованием различных технологий (реализуемых в ГПС), освоением новых ЭУ, пользующихся повышенным спросом у потребителей и т.д., а также разработкой уникальных ЭУ. Переналадка может быть также свя­зана с отказом отдельных единиц ГПС и автоматическим включением резервных в ТП.

В ГПС можно выделить неизменяемые базовые структурные еди­ницы (БСЕ), а также средства наладки и настройки. Средства наладки позволяют изменять качественные и количественные характеристики ГПС путем замены одних узлов другими в пределах допускаемых от­клонений, определяемых БСЕ. Средства настройки позволяют изменять качественные и количественные характеристики ГПС без замены узлов, а только путем их переналаживания в заданных пределах (с помощью регулировочных органов или элементов).

К БСЕ относятся: несущие конструктивы технологического обору­дования, индивидуальных или групповых устройств управления; транспортно-накопительных устройств, загрузочно-разгрузочного и другого оборудования, а также их общее программно-математическое обеспечение.

К наладочным средствам относятся агрегатные узлы технологиче­ского оборудования и автоматизированной транспортно-складской сис­темы, технологическая оснастка, включая инструментальную, захваты и ориентирующие устройства, узлы систем инструментального, техноло­гического и информационного обеспечения, дополнительные блоки сис­тем управления, специальное программное обеспечение управляющих ЭВМ, управляющие программы.

Средства настройки включают регулируемые электронные узлы и электромеханические конструктивы технологического оборудования, регулировочные органы и элементы устройств индивидуального, груп­пового и централизованного управления, входные параметры, про­граммного обеспечения.

Переналадка - это технологический процесс, связанный с измене­нием характеристик ГПС, Возможность эффективного изменения этих характеристик достигается гибкостью производительной системы.

Гиб­кость является характеристикой непосредственно ГПС, а переналаживаемость определяется характеристиками как ГПС, так и объектов про­изводства.

Гибкость производственной системы определяется:

- диапазоном изменения технических характеристик (например, режимов обработки, прижимных усилий, допустимой конфигурации и размеров отдельных конструктивов оборудования, количества рабочих органов, точности выполнения технологических операций и т.д.) ГПС и ее структурных единиц;

- универсальностью технических решений в пределах одной ГПС, в том числе основного и вспомогательного оборудования, применяемой оснастки для различных видов оборудования, средств управления, ин­формационного и программного обеспечения;

- временем, требуемым для изменения технических характери­стик ГПС;

- совершенством системы управления и средств программного
обеспечения в отношении оперативности переналадки ГПС.

В качестве меры гибкости перехода ГПС, выпускавшей изделия i-го наименования, к выпуску изделий j-го наименования принимают коэффициент гибкости , определяемый как

где - время обработки (формообразования) 1-го объекта при изготов­лении ЭУ j-го наименования; - время переналадки ГПС при переходе от выпуска i-ro наименования к j-му; (1 - 1 / n) - весовой коэффициент, учитывающий объем номенклатуры выпускаемых ГПС изделий различ­ных наименований (для выпуска изделий только одного наименова­ния n = 1, а =0).

Для оценки среднего значения коэффициента гибкости ГПС , рассчитанного на выпуск ЭУ п различных наименований, следует в уравнение для определения подставить вместо и их средние зна­чения:

;

тогда

Этот коэффициент может быть применен для простейшей оценки гибкости проектируемых ГПС и находящихся в эксплуатации, так как характеризует способность ГПС к самообеспечению готовности выпус­кать изделия другого наименования. Чем больше этот показатель, тем выше способность ГПС к переналаживанию. Расчет усредненного коэф­фициента гибкости позволяет установить уровни гибкости ГПС (напри­мер, к высшему уровню гибкости следует отнести ГПС, для которых = 0,8- 0,9, к среднему - ГПС с =0,6 -0,8).

Использование коэффициента гибкости в качестве основного пара­метра ГПС при моделировании (математическом или имитационном) дает возможность определить оптимальную последовательность запуска исходных для изготовления ЭУ конструктивов, деталей и т.п. в произ­водство, а также сравнение и выбор нужной ПГС для производства пер­спективных ЭВС.

В заключение важно отметить, что гибкая автоматизация посте­пенно стирает границы между единичным и крупносерийным производ­ством ЭУ, поскольку является самым удачным для ТПМ компромис­сным решением, обеспечивающим сочетание универсальности с повы­шением производительности технологического оборудования. Совре­менное представление о гибкости, кроме того, обязательно должно быть связано с наличием избыточных производственных мощностей и допол­нительных капиталовложений, что в реальной действительности всегда экономически оправдывается за счет высокого качества и надежности выпускаемых ЭУ, а тем самым и их конкурентоспособности в условиях рыночной экономики.

Пример решения задания 7:

Дата добавления: 2015-08-17