Гибкие производственные системы Японии

Категория: Автоматизация
Автор: Семенов А. Л.
Издательство: Машиностроение
Год издания: 1987
Язык: русский
Страниц: 232

 

 

Краткое содержание

Предисловие

Глава 1. Каталог ГПС Японии

Предлагаем вниманию читателей каталог ГПС Японии, составленный на основе исследований, проведенных в производственных условиях, и анализа литературных источников о ГПС, внедренных на промышленных предприятиях Японии. Во введении (п. 1.1) приводятся основные сведения о настоящем издании. По каждой ГПС, отмеченной звездочкой в п. 1.2, в п. 1.3, подробно описываются компоновочные и информационно- управляющие структуры, включая программное обеспечение для 47 ГПС. В конце главы приведен список литературы, в котором приводятся названия публикаций, содержащих подробные данные о японских ГПС.

В настоящем издании в систематизированном виде публикуется наиболее важная информация о ГПС, внедренных в производство в Японии, собранная как на основе опубликованных данных, так и не­посредственно в производственных условиях.

Объекты исследования. Так же как и в сборнике «ГПС в Европе и США», системы рассматриваются в широком диапазоне аспектов.

В настоящее время термин «гибкая производственная система» (ГПС) применяется к различным промышленным объектам. Обработка металлов резанием уже не является единственным его содержанием. Это понятие также относится к обработке листового металла, доводке, контролю, сборке и т. д. Указанные темпы распространения ГПС связаны с высокой степенью автоматизации и гибкостью, позволяющей расши­рять сферу их применения. Однако тенденции развития технологии и уровень развития техники в различных отраслях промышленности сильно разнятся между собой.

В настоящем сборнике, как и в издании, посвященном американским и европейским ГПС, в основном освещена обработка металлов резанием, и все системы рассмотрены с точки зрения совместимости, производи­тельности и гибкости.

Условные обозначения. Сводные данные о системах приведены по фирмам — изготовителям металлорежущих станков и другого основного производственного оборудования, а внутри этих групп — в хронологи­ческом порядке. Две буквы латинского алфавита в наименовании системы обозначают сокращенное название соответствующего промышленного предприятия; кроме того, в наименовании содержится порядковый номер.

Если в наименовании системы имеются смысловые обозначения, они указываются в скобках.

Если пользователем ГПС является фирма-изготовитель, то в наимено­вании указываются три буквы из названия фирмы-пользователя. Если название фирмы-изготовителя или фирмы-пользователя неизвестно, то в таблице ставится прочерк.

В таблице систематизированы все данные, какие возможно было получить о ГПС, уже внедренных в производство в Японии.

Компоновочные и информационно-управляющие структуры ГПС включают в себя объекты обработки и объемы производства, обраба­тывающее оборудование, устройства для транспортирования. Способы переработки стружки, численность обслуживающего персонала и другая информация, не касающаяся основного оборудования, помещена в графе «Дополнительные замечания». Приведены также характеристики программного обеспечения, эксплуатационные характеристики, совре­менное состояние системы и проблемы ее развития, даны ссылки на литературные источники. Характеристики программного обеспечения из-за отсутствия достаточной информации не всегда излагаются подроб­но. В ряде случаев не приводятся блок-схемы системы управления и характеристики управляющих комплексов из-за отсутствия информации о них.

Для большинства систем приведен список литературы, хотя мы старались указать в сводных данных все имеющиеся в литературе коли­чественные и качественные показатели работы.  Данные, полученные в результате практических исследований, приведены наравне со всеми остальными и никак не выделяются.

Терминология. Насколько это было возможно, мы старались употреб­лять общепринятую терминологию, но имеются и отклонения от этого принципа. По сравнению со сборником «ГПС Европы и США» имеются отличия в терминологии, касающейся транспортных подсистем. Обращаем внимание читателя на то, что тележки, движущиеся по рельсовому пути, называются «рельсовыми тележками», и тележки, движущиеся по безрельсовому покрытию пола, называются «безрельсовыми тележ­ками».

Глава 2. Тенденции развития ГПС

В первом параграфе этой главы анализируется состояние развития ГПС Японии с учетом современного уровня и перспектив совершенствова­ния многоцелевых станков и программного обеспечения. В этом же пара­графе изложены основные перспективы развития и дан анализ действую­щих ГПС: гибкости, масштабов производства, организации транспорта. П. 2.2 в основном посвящен сравнению японских систем с зарубежными. В п. 2.3 продолжен анализ зарубежных систем с точки зрения технологии, причем основное внимание уделено обрабатывающему оборудованию, основу которого составляют многоцелевые станки. Изучению струк­туры программного обеспечения ГПС посвящен п. 2.4.

В условиях средне- и мелкосерийного производства особенно важны высокая производительность и гибкость, поэтому одной из главных проблем является постоянное совершенствование технологии. В последние годы ГПС развиваются очень бурно. Внедрению ГПС способствует появ­ление большого разнообразия нестандартного оборудования, требующе­гося в системах. Поскольку объектами обработки стало множество типов заготовок, появилось много различных типов систем: наиболее разно­образны системы для автоматической обработки резанием, системы для обработки листового металла, сборочные системы и даже целые заводы- автоматы. Первоначально в термин ГПС вкладывали смысл, заключаю­щийся в автоматизации производства — весьма обобщенном понятии, включающем в себя стремление совместить повышение производитель­ности и гибкости. Если провести сопоставительный анализ технологи­ческого содержания этих производственных систем и исследование техно­логии заводского производства вплоть до сборочного отделения, будет обнаружено много спорных моментов в технологическом обеспечении, но необходимость применения ГПС и не может решаться однозначно. Например, в США гибкие производственные системы в первую очередь создаются для производств, связанных с обработкой металлов резанием.

Внедрение ГПС идет очень активно, так как на современных пред­приятиях основная доля загрузки приходится именно на обработку ре­занием. Чтобы повысить эффективность технологии, происходит постоян­ный поиск оптимальных решений. В Японии развитие технологии за короткий период прошло через такие этапы, как групповая технология, активное внедрение металлорежущих станков с ЧПУ, систем прямого числового управления многоцелевых станков. Сейчас, когда имеется богатый опыт в области технологии, используются промышленные роботы, высоко развит технологический транспорт и постоянно совершенствуется вычислительная техника, развитие ГПС сдерживается операционной технологией.

Автоматизация систем обработки металлов резанием преследует две цели: повышение производительности и обеспечение необходимой гиб­кости. Объединение этих целей на технологической основе взаимообогащает их и значительно увеличивает число областей применения ГПС. Именно такие системы называются в этой книге гибкими производствен­ными системами. Из множества ГПС выбраны наиболее характерные примеры систем с наиболее ярко выраженными особенностями, а их характеристики подобраны так, что читатель легко может провести срав­нительный анализ. Читателю предоставляется возможность самому, исходя из собственного понимания проблемы, сформулировать конкретные выводы из общих представлений, читая только то, что его интересует. Но все же многие примеры подробно проанализированы, приведено обсуждение современного состояния, тенденций развития, что необходимо для более глубокого понимания вопроса. Мы будем рады, если нам удалось помочь читателям сделать выводы из проведенного анализа.

Общие сведения о ГПС. Системы, предназначенные для обработки резанием деталей многих типов, называют ГПС. В этой книге собраны весьма разнообразные системы: от обычных серийных производств, осна­щенных межоперационным транспортом, до так называемых обрабаты­вающих модулей, так как очень трудно дать четкое определение термину ГПС. Поскольку у термина ГПС очень широкий смысл, точное понимание его зависит от толкования, и основан он на определении типичных элемен­тов, составляющих основу системы.

Итак, ГПС — это производственная система по обработке металлов резанием, сочетающая в себе высокую производительность и перенала- живаемость, в которой основными объектами автоматизации являются не только процесс обработки, но и межоперационный транспорт, средст­ва манипулирования заготовкой и средства контроля и регулирования. Кроме того, в связи с гибкими производственными системами рассматри­ваются следующие основные направления.

1. Гибкие обрабатывающие модули. Это автономные станки с ЧПУ (часто называемые многоцелевыми станками или обрабатывающими центрами), оборудованные автоматическими инструментальными мага­зинами и автоматическими устройствами для замены спутников, осна­щенные накопителями спутников, работа в которых чаще всего идет по «безлюдной» технологии. Обычно автоматические устройства для за­мены спутников бывают объединены с накопителями спутников.

2. Участки из гибких обрабатывающих модулей. Это системы, со­стоящие из нескольких обрабатывающих модулей, между которыми нет связи автоматическим межоперационным транспортом. Каждая отдель­ная заготовка независимо обрабатывается на одном модуле, и передача в другой модуль для последующей обработки не организована.

Глава 3. Научные исследования и разработки в области ГПС

В исследованиях, связанных с гибкими производственными системами, особое внимание привлекают к себе так называемые интегрированные производственные системы. Эти системы начали развиваться с 1977 г. по инициативе управления по развитию промышленной технологии. В этой главе рассказывается о технологических аспектах программы развития гибкого производства, включая обработку резанием, сборку, контроль и программное обеспечение. Исследования и разработки в первую очередь направлены на снижение стоимости, стабильное извлечение прибыли и достижение технологических преимуществ. Анализ перспектив развития ГПС приводит к некоторым ценным выводам.

Введение. В переходе от обычных механических цехов к цехам, работающим без участия человека, т. е. к так называемому безлюдному производству, есть очень много ступеней. В производстве имеются все стадии от подготовки сырья до отправки готовых изделий. Поэтому всегда будут потенциальные возможности для внедрения безлюдного производства, которое сопровождается довольно сложными технико-экономнческими проблемами. Сокращение численности работающего персонала при переходе к бригадному методу обслуживания станков часто приводит к увеличению расходов. Поэтому необходимы компро­миссные решения, касающиеся сокращения численности работающего персонала.

Одним из проявлений такого подхода является организация работы в ночное время. Непрерывная круглосуточная работа обеспечивает значительное повышение производительности труда, и если в ночную смену удается организовать работу по безлюдной технологии, то тем самым решается не только экономическая, но и социальная проблема.

К настоящему времени систем с работой в ночное время без участия человека довольно много. В них в той или иной степени решены следую­щие технические проблемы:

1. Автоматическая эвакуация стружки и СОЖ.

2. Стабилизация точности обработки путем автоматического введения коррекций и автоматическое охлаждение.

3. Использование устройств автоматического управления технологи­ческим процессом обработки:

-слежение за параметрами процесса резания;

-контроль и прогнозирование состояния инструмента, учет его ресурса.

4. Повышение производительности процесса резания:

- введение систем адаптивного управления;

- организация автоматической загрузки-разгрузки заготовок; полу­фабрикатов, деталей;

- организация автоматической смены инструмента (включая смену инструментальных магазинов).

5. Автоматическая диагностика неисправностей, включая их прогно­зирование.

Представление об интеграции. В проекте МИМ [1] даны общие концепции принципа интеграции и принципов построения безлюдного производства. Изложены методы организации складирования обрабо­танных деталей, автоматизации подбора деталей и их сборки. Для автоматизации сборочных операций необходимо весь процесс разложить на составные элементы и использовать промышленные роботы с большим числом степеней свободы. При этом важно учитывать ряд технологи­ческих аспектов.

Например, чтобы установить вал в отверстие, при обработке этого отверстия запоминаются положение его оси и диаметр. При обработке вала со станка также получается информация о диаметре этого вала и положении его оси. Эта совокупная информация обрабатывается и передается на сборочную позицию.

Список литературы