122785 (Автоматизация поточного производства), страница 2

Интеграция всех автоматизированных систем в рамках АСУП ведет к созданию гибкого автоматизированного производства (ГАП). Затраты на создание, приобретение, содержание и использование средств автоматизации очень велики, поэтому автоматизация производства должна иметь социально-экономическое обоснование.

Для обеспечения эффективности ГПС выделяют две группы организационных задач:

организацию взаимодействия ГПС со смежными подразделениями предприятия;

организацию производственного процесса в самой ГПС.

Производительность оборудования ГПС оценивают как степень использования фонда времени оборудования, входящего в ее состав. Для ГПС определяют коэффициенты:

использования фонда времени К_{ф. в} рассчитываемый по формуле:

,

загрузки К_{з. о} - по формуле:

,

где , - фонды времени работы i-го вида оборудования по управляющей программе и входящего в ГПС соответственно;

- время вспомогательное и обслуживания i-го вида оборудования соответственно;

i = 1,..., n - количество оборудования в системе.

При использовании групповой технологии обработки деталей на ГПС целесообразно закреплять детали за оборудованием. Критерием закрепления деталей служит минимум переналадок.

Для каждой группы деталей i рассчитывается необходимое количество оборудования на каждой операции j:

где - количество оборудования для изготовления i-й группы деталей на каждой j-й операции;

N_i - программа выпуска i-й группы деталей;

к_в - коэффициент потерь времени на восстановление оборудования;

к_о - коэффициент организационных потерь времени;

Ф_i - фонд времени работы оборудования;

q_ij - производительность (потенциальная) оборудования.

Уровень автоматичности элементов ГПС характеризуется следующими показателями:

средней продолжительностью работы в автоматическом режиме (без вмешательства обслуживающего персонала);

средней продолжительностью обслуживания;

максимальной продолжительностью работы без поступления заготовок (полуфабрикатов) и инструмента извне.

Последний показатель определяется трудоемкостью обработки деталей, одновременно подаваемых на станок (при автоматической смене деталей - емкостью магазина заготовок), и ресурсом режущего инструмента (в частности, наличием подготовленных инструментов-дублеров).

При длительных циклах обработки (например, корпусных деталей) емкость магазина заготовок у станка обычного невелика (1-2 заготовки) и запас заготовок может поддерживаться за счет автоматической доставки заготовок (уже закрепленных в приспособлении) из центрального (или промежуточного) склада и установки их в магазин.

По мере совершенствования оборудования и интеллектуализации систем управления (введения функции автоматического измерения и внесения коррекции, активного контроля за состоянием режущего инструмента и автоматического перехода на инструмент-дублер) вмешательство оператора становится необходимым только для поддержания запаса инструмента и проведения переналадок.

Обеспечению бесперебойной работы ГПС способствует склад изделий, где хранятся заготовки и детали. Склад представляет собой определенное количество ячеек (как в местных накопителях, так и в нейтральном складе). Вместимость ячейки может быть принята равной размеру партии детали. Для надежного функционирования и упрощения оснастки проводится специализация ячеек, т.е. закрепление их за определенным оборудованием.

Одним из наиболее возможных критериев определения вместимости склада может служить вероятность его переполнения, т.е. сохранение работоспособности. Если принять вероятности переполнения склада для всех видов оборудования равными, средняя вероятность переполнения склада Р_ср будет равна:

,

где - вероятность переполнения ячеек, закрепленных за i-м оборудованием;

i = 1,..., n - количество оборудования.

Вероятность нахождения на складе N_i партии деталей определяется через коэффициент загрузки оборудования К_зi:

Р_i (m ≤ N_i) = 1 - К_зi ^{Ni + 1}.

Решив это уравнение, получим вместимость склада i-го оборудования N_i:

.

Суммарная вместимость склада N_cкл ГПС будет равна:

.

В промышленности сформировались два основных направления создания ГПС. Первое направление - создание ГПС на базе вновь изготавливаемого, а в ряде случаев - специально проектируемого нового оборудования (ГПС-Н). Однако реальные возможности изготовления оборудования для ГПС-Н и значительные единовременные капиталовложения на его приобретение не позволяют удовлетворить существующие потребности. Поэтому возникло второе направление - создание ГПС на базе уже имеющегося на предприятии действующего оборудования с ЧПУ (ГПС-Д). Это направление в ряде случаев экономически более целесообразно, поскольку единовременные капиталовложения сводятся к затратам на модернизацию основного оборудования, приобретение вспомогательного оборудования (АТСС, оргоснастки рабочих мест) и системы управления (вычислительной техники и программного обеспечения), а также на проведение реконструкции цеха (участка), что в совокупности составляет 15-25% общей стоимости ГПС из 30 станков токарной и сверлильно-фрезерной групп. Для многоцелевых станков эта доля еще ниже. В ряде случаев при создании ГПС-Д частично приобретается новое оборудование.

ГПС-Н предназначаются для решения конкретной технологической задачи, например изготовления деталей типа тел вращения, корпусных или плоских деталей определенных типоразмеров, а наиболее высокоавтоматизированные ГПС - для изготовления всего нескольких наименований деталей. ГПС-Н содержат небольшое (2-10) число станков. При их создании за счет рационального выбора оборудования можно сократить количество используемых моделей станков, что при сохранении технологических возможностей увеличивает надежность и гибкость системы в целом. Например, первый автоматизированный участок АУ-1 (завод "Станкоконструкция", Москва) для обработки деталей типа тел вращения состоял из 13 станков 8 моделей. Цель создания ГПС-Д - повышение эффективности использования уже имеющегося оборудования с ЧПУ, и вполне естественно желание предприятия сконцентрировать в ГПС как можно большее число станков. Поэтому ГПС-Д часто состоят из нескольких технологически не связанных или слабо связанных подкомплексов. Поскольку парк станков с ЧПУ на предприятии формируется постепенно и не всегда имеет возможность приобретения одинаковых станков, для ГПС-Д характерно разнообразие моделей оборудования, в том числе станков близкого технологического назначения. В ряде случаев станки одной модели имеют разные устройства ЧПУ, различную оснащенность и т.д. Это уменьшает гибкость и надежность работы ГПС и существенно усложняет вопросы управления, однако ГПС-Д являются практически единственным средством повышения эффективности использования имеющегося парка станков с ЧПУ.

2. Особенности управления автоматическими поточными линиями, гибкими автоматизированными системами на РУП "МТЗ"

Производственный процесс изготовления продукции на РУП "Минский тракторный завод" имеет разные типы производства: крупносерийное производство (изготовление унифицированных деталей и узлов тракторов на базе "Беларус" - 80/82 на специальном высокопроизводительном оборудовании в основных цехах); серийное производство (изготовление оригинальных деталей и узлов энергонасыщенных тракторов, спецмашин, малогабаритной техники на гибком оборудовании).

Различные типы производства на РУП "МТЗ" и организация соответствующих мощностей позволили эффективно и быстро создать широкий спектр моделей тракторов и лесных машин от 5 л. с. до 300 л. с., наладить их производство и реагировать на адаптацию этих тракторов к запросам рынков в разных регионах мира. Структурная схема производственного процесса представлена на рисунке 1.

Для обеспечения законченного цикла изготовления продукции на РУП "МТЗ" существует несколько самостоятельных производств: металлургическое производство; кузнечное производство: холодноштамповочное производство; механообрабатывающее производство; термическое производство; сварочное производство: сборочное производство; производство защитных покрытий.

Металлургическое производство завода объединяет: литейное и кузнечное производство, в том числе пять литейных цехов, кузнечный, модельный и цех заготовки шихты.

Плавильные отделения литейных цехов для выплавки чугуна оснащены вагранками производительностью 20 тонн/час, индукционными миксерами "Пикс". В ближайшей перспективе предусмотрена замена ваграночной плавки на плавку в индукционных печах, это позволит получать чугун заданного химического состава с необходимыми механическими свойствами.

Формообразующее оборудование оснащено пятью автоматическими формовочными линиями, в том числе "Генрих-Вагнер-Синто" с размером опок 1150х950х400/400, "Гисаг" с размером опок 1000х800х300/300, "Дисаматик" с размером кома 600х480х200, прессовой автоматической формовочной линией с размером опок 900х600х300/300. Внедрение автоматических формовочных линий позволило значительно повысить качество литья, улучшить товарный вид продукции, получать геометрически точные отливки и успешно конкурировать на международном рынке.

Рисунок 1. Структурная схема производственного процесса изготовления тракторов

Стержневые отделения всех литейных цехов оснащены автоматами для получения стержней по Ноt - Bох процессу, что позволило повысить геометрическую точность внутренних полостей отливок. В настоящее время ведется работа по замене процесса изготовления стержней на Соld-Bох процесс (с отвердением в холодной оснастке).

Смесеприготовительные отделения оснащены на автоматических линиях автономными смесителями типа "Спидмюллер" и АМК-2000Н, что обеспечивает качественное получение форм, особенно на корпусных отливках для тракторов различных модификаций. Оборудование для приготовления смеси оснащено системами контроля влажности смеси, что позволило улучшить качество литья, исключить дефектность литья по газовым раковинам и ужиминам.

Кузнечное производство обеспечивает механические цехи завода поковками для тракторов, а также осуществляет поставки предприятиям Беларуси. Кузнечное производство завода оснащено передовыми технологическими процессами, такими как клиновая прокатка, профилирование заготовок перед штамповкой, холодная калибровка и др.

Отдел главного металлурга оснащен передовыми средствами проектирования и моделирования литейных процессов.

Холодно - штамповочное производство размещено в 2-х подразделениях завода: прессовом цехе и цехе кабин. В прессовом цехе выполняется штамповка деталей тракторов и кабин трактора. Цех кабин (прессовое отделение) специализируется на штамповке деталей серийной, унифицированной и новой сферической кабины к тракторам всех моделей. Организация производства тракторов новых моделей и изготовления их небольшими партиями в прессовом цехе и цехе кабин осуществляется на созданных участках малых серий. На них установлено универсальное оборудование для выполнения разделительных, гибочных, вытяжных и др. операций.

Для наращивания выпуска кабин и деталей холодной штамповки на новые модели тракторов в модульном здании прессового цеха ведутся работы по созданию гибкого производства с оснащением современным оборудованием, в том числе лазерным технологическим комплексом, гибочными прессами с ЧПУ, профилегибочными машинами и др. Для комплектования оборудованием этого участка необходимо наличие средств в размере 10 млн. долл. США.

Сварочное производство.

В основном производстве применяется полуавтоматическая, автоматическая и роботизированная сварка в среде углекислого газа: контактная сварка на стационарных, подвесных и многоточечных машинах, контактная шовная сварка, сварка трением, аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом, электронно-лучевая сварка. Эксплуатируются также три установки с программным управлением механизированной плазменной резки. Производство оснащено современным прогрессивным сварочным оборудованием, в том числе 85% универсального оборудования, 160 единиц специализированного оборудования собственного изготовления.

Сборочное производство РУП "МТЗ" технологически построено по принципу узловой общей сборки и сосредоточено в 7 основных цехах. Узловая сборка не выделена в самостоятельное производство и в связи с этим механообрабатывающие цеха кроме механической обработки деталей осуществляют сборку, испытание и окраску узлов.

Все сборочные участки крупных узлов и агрегатов расположены в конце поточных линий механообработки перпендикулярно к ним, и готовые детали непосредственно поступают к сборочным конвейерам. Сборочные конвейеры выполнены напольного типа вертикально-замкнутые. Организована сборка кабины на площадях корпуса сборки тракторов.

Производство защитных покрытий.

Окрасочные работы на РУП "МТЗ" выполняются на 18 окрасочных линиях (поточно-механизированных или комплексно-автоматизированных). Окрашиваемая поверхность в перерасчете на 1 слой составляет около 6 млн. кв. метров. Уровень механизации подготовки поверхности перед окраской составляет 90%, уровень механизации окраски 79%, удельный вес прогрессивных процессов составляет 75,9%, что соответствует первой категории, а коэффициент поточности составляет 0,9, что соответствует высшей категории. Линии окраски размещаются во всех основных цехах завода.

Подготовка производства по созданию мощностей для выпуска кабин 2522-6700010 предусматривает реконструкцию автоматизированной окрасочной линии каркасов кабин под расширенные габариты каркаса кабины и новый техпроцесс грунтования "Катафорез". Катафоретическая окраска методом окунания в течение 3 минут при температуре в ванне 28+1°С с соблюдением технологического процесса предусмотренного технологией, позволит решить проблему окраски крупногабаритных каркасов кабин, улучшить качество окраски. Данный техпроцесс по сравнению с процессом "Анафорезного грунтования" позволит увеличить защиту каркаса кабины от коррозии более чем в два раза. Кроме того, значительно улучшится дизайн кабин. Приобретение указанного оборудования позволит не только улучшить качество выпускаемых изделий, но и снизить производственные издержки.

Предприятие выделяет дополнительные средства на уменьшение вредных выбросов и очистку стоков. Введена в эксплуатацию система очистки сточных вод в гальваническом отделении МЦ-4, ведутся работы по биологической очистке выбросов от окрасочной камеры в ПЦ. Расширяется применение порошковых и водорастворимых окрасочных материалов.