СТРУКТУРА АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

Автоматические линии состоят из основного и вспомогательного оборудования. Основное оборудование, или станки, предназна­чено для выполнения технологических операций: механической обработки, склеивания, нанесения покрытий, сборки и др.

К вспомогательному оборудованию относят механизмы загрузки и разгрузки, межстаночные транспортно-ориентирующие устрой­ства и накопители.

Состав основного и вспомогательного оборудования в линии определяют следующие показатели: назначение, условия функцио­нирования, конфигурация, вид межстаночных связей, число одно­временно обрабатываемых изделий на каждом станке линии, уро­вень механизации и автоматизации, социальные требования и эко­номическая эффективность.

Основное оборудование.При выборе состава основного обору­дования линии (уровня концентрации операций на линии) следует иметь в виду, что с увеличением концентрации (числа) станков ка­питальные затраты на механизацию и автоматизацию сокращаются. Так, если на участке находится N станков, то для механизации и автоматизации обработки каждый станок должен быть оснащен загрузочным и разгрузочным механизмом. Потребуется дополни­тельно 2N механизмов. Если же из этих станков построить, напри­мер, однопоточную линию, то потребуется дополнительно N + 1 загрузочных, разгрузочных и межстаночных механизмов. С ростом концентрации операций на линиях повышается производительность труда благодаря сокращению обслуживающего персонала.

Однако с увеличением концентрации операций понижается на­дежность. Так, если каждый из станков характеризуется надеж­ностью Р, то надежность однопоточной линии из N станков будет P^N. Так как Р <1, то P^N Р. Снижение надежности ведет к уменьшению производительности. С увеличением концентрации операций увеличиваются габариты линий, что осложняет их раз­мещение в условиях промышленных предприятий старой постройки

Для производств с устойчивой продукцией, выпускаемой в боль­ших объемах (стружечные плиты, фанера, оконные и дверные блоки строительные конструкции, спички), прослеживается тенденция создания специальных линий на базе специальных станков с за­конченным технологическим циклом.

Для производств общего назначения (мебель, домостроение спортинвентарь и др.) создаются универсальные линии на базе как специальных, так и универсальных станков.

Линии охватывают ряд смежных операций (с устойчивой по­следовательностью), выполняемых между характерными точками производственного процесса. Характерными будем называть сле­дующие точки производственного процесса: где происходит раз­ветвление материального потока на ветви с разнотипными техно­логическими процессами; где требуется длительная выдержка объек­тов обработки, вызванная технологическими или организацион­ными причинами; где смежные процессы существенно различаются по характеру (ручные или машинные, непрерывные или периоди­ческие) или производительности.

Таким образом, состав основного оборудования зависит от мно­гих причин и, по-видимому, улучшение одних показателей со­пряжено с ухудшением других. Окончательное решение возможно после оценки функционирования линии в производственных ус­ловиях.

Вспомогательное оборудование.Его состав зависит от состава основного оборудования (его технологической схемы, надежности, производительности и т. д.) и формы линий.

По технологической схеме различают станки: проходные, по­зиционные и с суппортами сопровождения; с продольным или по­перечным, горизонтальным или вертикальным положением заго­товки при обработке; обрабатывающий орган (инструмент, устрой­ство для нанесения покрытия и т. д.) располагается относительно объекта обработки только в одном положении, например сверху, или может занимать различные положения — сверху, снизу, сбоку с индивидуальной или групповой обработкой; с жестким и пере­менным ритмом работы.

В зависимости от разновидностей технологических схем смеж­ных станков линии между ними устанавливают различные меж­станочные механизмы. Возможны следующие сочета­ния в автоматических линиях станков и межстаночных механиз­мов: проходные станки с одинаковой ориентацией заготовки и же­стким ритмом работы соединяют межстаночным приводным или неприводным конвейером или склизом.

Станки с различной ориентацией заготовки в горизонтальной плоскости соединяются разворотным устройством (в ли­ниях прямолинейной формы) или угловым перекладчиком (в ли­ниях сложной конфигурации).

Для передачи заготовок между позиционными станками служат встроенные или вынесенные конвейеры, причем последние должны иметь устройства для загрузки заготовок в станок и возврата их

на конвейер.

Станки (проходные или позиционные) с односторонним распо­ложением обрабатывающих органов (сверху или снизу относительно заготовки) в линиях для двухсторонней обработки соединяются кантователем — устройством для переворота заготовки на 180° вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Кантователь можно использовать и для изменения направления движения за­готовки с продольного на поперечное (и наоборот).

Станки с различной ориентацией заготовки в пространстве сое­диняются в линию манипуляторами, выполняющими со­ответствующую переориентацию заготовки.

Станки с переменным ритмом работы или различным числом об­рабатываемых заготовок (с индивидуальной и групповой обработ­кой) имеют межстаночный накопитель или буферный мага­зин и формирователи пакетов для групповой обра­ботки, изменение числа одновременно обрабатываемых заготовок на смежных станах позволяет согласовать их производительность. Между проходным и позиционным станками (или межстаноч­ным механизмом циклического действия) устанавливают уско­рительный конвейер, который обеспечивает бесперебой­ную работу линии при движении деталей на проходном станке без разрывов и при условии, что проходной станок является лимити­рующим, т. е. имеет более низкую производительность, чем пози­ционный. Перед проходным станком после позиционного устанавли­вают замедлительный конвейер. Ускорительные (замедлительные) конвейеры могут быть одно- и двухскоростными. Переключение скорости производится, когда заготовка полностью вошла на кон­вейер. Это исключает повреждение поверхности заготовки в резуль­тате пробуксовки тяговых органов конвейера и обеспечивает более плавное ее движение, что необходимо, например, на линиях лаки­рования для исключения дефектов покрытия (разнотолщинности, потеков на кромке, ряби и т. п.). Для согласования работы проход­ных и позиционных станков или цикловых межстаночных механиз­мов между ними устанавливают накопители со свободным входом

и выходом.

Конфигурация линий зависит от размеров и плана производст­венной площади, на которой размещается конкретная линия, осо­бенностей основного оборудования и необходимости согласования его работы, стремления упростить конструкцию или сократить число межстаночных механизмов, объединив ряд функций в одном устройстве. Бывают следующие конфигурации линий: прямолиней­ные, Ш-, Г-, Z-, Т-, Н-, П-, У-образные и замкнутые (рис. 138).

Наиболее предпочтительны линии прямолинейной конфигура­ции, так как они обеспечивают лучшее использование производст­венных площадей. Линии могут включать станки с различными схе­мами, между ними устанавливают соответствующие механизмы.

Линии на базе позиционных станков могут иметь вынесенный конвейер. Тогда линия приобретает Ш-образную конфигурацию.

Линии Г-, Z-, Н-, П-образные применяют, когда требуется раз­местить их на производственных площадях сложной конфигурации или ограниченной длины. Кроме того, Г- и Z-образные линии по­зволяют упростить передачу заготовок между станками с продоль­ной и поперечной ориентацией заготовки. Эти линии имеют хорошие показатели при размещении загрузочных и разгрузочных устройств сбоку от основного потока, так как сокращается цикл работы этих механизмов, в результате уменьшения пути движения заготовки уменьшается длина линии. При дублировании загрузчиков (разгруз­чиков) линии могут иметь Т- или Н-образную конфигурацию.

Линии П-образные и замкнутые применяют также в случаях, когда позиции загрузки и выгрузки необходимо иметь рядом, на­пример, если обработка идет за один или несколько проходов в за­висимости от технологического режима. Замкнутые линии приме­няют, если при обработке используют приспособления-спутники.

Линии У-образные (разветвленные) используют при дублиро­вании оборудования на одном из участков для согласования по производительности (расходящиеся потоки) и при включении в со­став линии сборочного оборудования (сходящиеся потоки).

Конфигурация линий может быть различной как в плане, так и в пространстве. Часто разветвленные линии и линии других сложных конфигураций (Ш-, Г-, Т- и Н-образные, замкнутые) имеют ответвления, расположенные на разных уровнях. Это по­зволяет более эффективно использовать производственные площади.

Из рассмотренных схем линий видно, что в зависимости от кон­фигурации в состав линий должны входить помимо межстаночных конвейеров механизмы: для изменения направления движения за­готовки, съема заготовки с конвейера и подачи ее в станок и воз­врата на конвейер после обработки, для разделения (объединения) потоков заготовок.

В состав всех линий обязательно входят загрузочные и разгру­зочные устройства.

§ 66. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ

ЛИНИЙ

Затраты на обработку.Они зависят от уровня механизации и автоматизации, концентрации операций и объема производства.

Рассмотрим следующие варианты участков, на которых выпол­няется последовательно t операций на разных станках:

1) станки без механизированной загрузки и разгрузки, число рабочих на каждом станке r = 2; 2) станки с механизированной за­грузкой и разгрузкой, каждый станок обслуживает один человек;

Рис. 138. Схема автоматических линий:

а—г — прямолинейные; д — Ш-образная; е — Г, ж — Z-образная: з — Н-образная; и — П-образная; к, л — У-образная; разветвленная; 1 — загрузчик; 2, 4 — конвейеры; 3 — проходной станок; 5 — ускорительный конвейер; 6 — укладчик; 7 — позиционный станок; 8 — разворотное устройство; 9 — накопитель; 10 — проходной поперечный ста­нок; 11 — станок с верхним (нижним) расположением обрабатывающего органа; 12 — кантователь; 13 — механизм съема и выдачи заготовок; 14 — вынесенный конвейер; 15, 16 — угловые перекладчики; 17 — сборочный станок; 18 — распределитель потока; 19 — станки с малой производительностью

3) то же, но с многостаночным обслуживанием, два станка обслу­живает один рабочий; 4) операции выполняются последовательно на двух линиях с одинаковым числом основных станков, число ра­бочих на линии t_лi/(2 + 1), где t_лi —общее число в i-й линии ос­новных станков и околостаночных механизмов или t_i + 2, t_i — число основных станков в линии; 5) все операции выполняются на одной линии, число рабочих на линии t_л/(2 + 1) или t + 2.

Сделаем допущения. На каждом основном станке одинаковы в денежном выражении: расход материалов, инструмента, электро­энергии на единицу продукции; затраты в единицу времени на тех­ническое обслуживание, амортизационные отчисления, зарплата одного рабочего; производительность. Перечисленные допущения упростят расчеты, так как позволят перейти от суммирования боль­шого количества чисел к произведению величины затрат (по каж­дому виду) на число станков. Расходы на электроэнергию, техни­ческое обслуживание и амортизационные отчисления (стоимость и производственная площадь) по основным станкам и вспомога­тельным механизмам равные. Используя формулы (30) — (32) с учетом сделанных допущений и условий, напишем выражения для определения себестоимости обработки единицы продукции на участке по вариантам участков

где t — число основных операций на участке; f_r — функция, опре­деляющая общее число станков и механизмов на участке в зависи­мости от r-го варианта; f₁=m₁t — для участка, состоящего из немеханизированных станков; f₂ = 3 m₁t — для участка из стан­ков, оснащенных механизмами загрузки и выгрузки; f₃ =

= (2t_i+ 1) m_i — для участка из автоматических линий (i — число линий на участке, t_i — число основных станков i-й линии); m₁= [Q/П] + 1 — число станков t-го вида на участке (по усло­вию техническая производительность станков П₁ = П₂ = . . . = = П_t = П); m_i = [(Q/П) _i] + 1 — число линий i-гo вида на участке, _i— соотношения производительности станков и линий в зависимости от числа станков, входящих в линию (определяется по формуле (103)); — функция, определяющая число рабочих, на линии ( = r₁m₁t— для станков вне линии; = m_i — для линий, где r₁ —число рабочих, обслужи­вающих станок); П' — производительность оборудования (П'₁= П — при оснащении участка станками, работающими индивидуально, П' = П/ _i— для оснащения участка автоматическими линиями с равным числом станков).

Для определения значения сделаем анализ изменения произ­водительности станков при включении их в линию.