Лекция 11. Компоновочные схемы автоматизированных производственных систем

Компоновка автоматизированных систем определяется ТП, кон­структивно-технологическими особенностями, заданным объемом вы­пуска изделий, конкретными условиями производства и характеризу­ется структурой технических средств и схемой их расположения.

Структура технических средств — качественный и количественный состав основного и вспомогательного оборудования — зависит от ха­рактера производственного процесса и объема выпуска изделий. На­пример, форма специализации производственной системы определяет однотипность и взаимозаменяемость технологического оборудования; наличие межоперационных заделов вызывает необходимость включе­ния в АПС магазинов-накопителей; межоперационная передача дета­лей в процессе обработки требует единой транспортной системы, а работа по принципу склад — станок — склад — локальных транспор­тных систем. Необходимость межоперационного контроля требует организации контрольных постов (ячеек), а применение автоматизи­рованных средств контроля в процессе обработки деталей в составе оборудования приводит к отсутствию контрольных ячеек внутри АПС. От принятой системы управления и степени ее автоматизации зависит включение в компоновку управляющих устройств (диспетчерских пуль­тов, систем ЧПУ, средств сбора и передачи информации, ЭВМ раз­личного уровня).

Основные факторы, влияющие на состав элементов компоновки, т. е. на структуру технических средств:

• форма специализации участка, цеха;

• тип оборудования;

• особенности транспортно-накопительной и складской систе­мы (наличие межоперационных заделов, работа по принципу склад-рабочее место, автоматизация межоперационной пере­дачи изделий);

• особенности системы инструментного обеспечения (жесткое оснащение станка, комплектование магазина на складе);

• особенности системы контроля (виды контроля, применяемые средства);

• особенности системы уборки стружки (механизированно-руч­ная, автоматизированная);

• тип и принципы системы управления (локальное управление компонентами системы, групповое управление оборудовани­ем, комплексно автоматизированное управление).

Схемы расположения элементов АПС также зависят от характера производственного процесса и конкретных производственных усло­вий (наличия производственных площадей, размещения АПС в цехе, расположения коммуникаций).

При определении структуры технических средств должен реализо-вываться системный подход к анализу и синтезу АПС как сложных технических систем (СТС). Системный анализ включает:

• классификацию АПС по признаку сложности;

• формулирование (выделение) системных свойств АПС;

• введение понятий структур АПС как способов организации внутрисистемных связей;

• формирование критериев эффективности функционирования АПС.

Результаты анализа совместно с соответствующими базами данных используют для последующего структурного синтеза автоматизиро­ванных систем. В базах данных хранится информация о классифика­ции объектов производства, групповых ТП, конструктивно-техноло­гических параметрах оборудования, компоновочных решениях АПС и т. д. Эффективность работы с базами данных при принятии решений напрямую зависит от степени использования информационных техно­логий как при системном анализе, так и при системном синтезе струк­тур АПС.

Синтез конкретной структуры предполагает ее выделение из мно­жества возможных вариантов с использованием критериев эффектив­ности функционирования АПС, сформированных на стадии систем­ного анализа. Для оценки результатов синтеза структуры проводится математическое моделирование работы спроектированной АПС с пос­ледующим анализом результатов моделирования.

Ввиду сложности решаемых задач и большого объема перераба­тываемой информации при анализе и синтезе структур АПС целесо­образно использовать методы поискового конструирования, обеспе­чивающие выбор структуры автоматизированной системы по заданным критериям (прямая задача) и определение области ее раци­онального применения по известным параметрам (обратная задача).

В зависимости от принятого разделения производственного про­цесса различают АПС с предметной (в том числе предметно-замкну­той) и с технологической формами специализации. В предметно-замк­нутых системах полностью или частично изготовляют одно или группу изделий, в системах с технологической специализацией выполняют отдельные виды работ для широкой номенклатуры изделий.

На предметно-замкнутых участках выделяют зоны оборудования с ЧПУ и зоны оборудования с ручным управлением. Различают также зоны предварительной, основной и окончательной обработки.

В зонах предварительной и окончательной обработки применяют в основ­ном оборудование с ручным управлением.

На рис. 2.17 представлен вариант компоновки предметно-замкну­того участка, где зоны обработки деталей на станках с ЧПУ и ручным управлением разделены автоматизированным складом. Внутри зон мо­жет быть предусмотрена межоперационная передача деталей. Анало­гичную компоновку могут иметь участки с технологической формой специализации, где в зонах 3 и 5 выполняются определенные виды ра­бот вд однотипном оборудовании для различных изделий.

На предметно-замкнутых участках в связи с различным временем Т_т по операциям появляется необходимость создания межопераци­онных заделов и, следовательно, размещения магазинов-накопителей внутри производственной системы. Варианты расположения магази­нов-накопителей на участке представлены на рис. 2.18.

Транспортная система может быть локальной и единой для всего подразделения. По расположению различают линейные и круговые транспортные системы (рис. 2.19). Расположение оборудования внут­ри зон обработки такое же, как и в обычных подразделениях: после­довательное, параллельное, смешанное.

При применении приспособлений-спутников в компоновке участ­ка необходимо предусмотреть погрузочно-разгрузочные позиции или станции для установки и съема деталей и приспособлений. Располо­жение этих позиций или станций на участке зависит от принятой сис­темы обеспечения обрабатывающего оборудования деталями в при­способлениях-спутниках и соотношения времени обработки деталей на станке и времени установки-снятия детали.