Автоматизированное производство и его роль в повышении эффективности производства

Министерство  транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный  университет путей сообщения»

Естественно-научный институт

Кафедра «Системы автоматизированного  проектирования»

 

 

 

 

 

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ  ПРОИЗВОДСТВО И ЕГО РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

Р. 000000.00   ОиПП. 00.00.000

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил

студент__________________________________________

 

 

 

Проверил

преподаватель____________________________________      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОСОБЕННОСТИ  ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО  ПРОИЗВОДСТВА 4

1.1 Основные  принципы построения технологии  механообработки в АПС 5

2 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ  АС 5

2.1 Методы  расчета и оценки производительности  автоматизированных систем 6

2.2 Производительность  автоматических линий с разным  агрегатированием 7

3 Надежность  в автоматизированном производстве 9

3.1 Показатели и методы оценки надежности 9

3.2 Технологическая надежность оборудования 10

4 Контроль  и диагностика в условиях автоматизированного  производства 10

4.1 Организация автоматизированного контроля в производственных системах 11

4.2 Контроль деталей и изделий в автоматизированных системах 12

5 Принципы  построения и примеры автоматизированных  производственных систем 13

5.1 Выбор технологического  оборудования и промышленных  роботов в условиях АП 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

СПИОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация c каждым днём приобретает всё большую  роль в производственной деятельности и жизни человеческого общества, в удовлетворении его растущих потребностей. В последние годы в связи с заметным уменьшением природных ресурсов, тревожными глобальными изменениями климата и ростом численности населения Земли роль автоматизации всё больше усиливается, а сферы её применения непрерывно расширяются.

Автоматизация является важной инженерной наукой и  охватывает технические концепции, методы и средства управления и регулирования автоматизированного производства, включая его разработку, проектирование и модернизацию. Автоматизация позволяет достичь максимально возможную экономию ресурсов, минимально возможного ущерба окружающей среде или лучшее качество продукции, защиту человека от опасных, непредвиденных или вредных для здоровья ситуаций, а также поддержку и помощь человеку при выполнении им профессиональных функций и в его повседневной жизни.

Сегодня практически не существует технических  процессов, которые обходятся без  автоматики – начиная от простых  систем, используемых в быту, и кончая сложнейшими промышленными процессами производства. Многие технические устройства, без которых сегодня невозможно представить себе комфортную и безопасную повседневную жизнь, стали таковыми только благодаря используемой в них автоматике.

Автоматизация является ведущей дисциплиной при  разработке, оптимизации и применении новых промышленных продуктов, методов и технологий. Новые продукты и технологии базируются на возможностях, которые прежде без автоматики были вообще нереализуемы. Автоматизация благоприятствует  более лёгкой модернизации и улучшению  качества новых продуктов и технологий и тем самым приспосабливать их к новым потребностям.

1 ОСОБЕННОСТИ  ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО  ПРОИЗВОДСТВА

Основой автоматизации  производства являются технологические  процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий.

Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей  и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе (первый класс процессов). Термообработка, сушка, окраска и прочее в отличие от обработки и сборки не требуют строгой ориентации детали (второй класс процессов).

ТП классифицируют по непрерывности на дискретные и  непрерывные.

Разработка  ТП АП по сравнению с технологией  неавтоматизированного производства имеет свою специфику:

1. Автоматизированные ТП включают не только разнородные операции механической обработки резанием, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции.
2. Требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством.
3. При широкой номенклатуре изделий технологические решения многовариантны.
4. Возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

1.1 Основные принципы построения технологии механообработки в АПС

1. Принцип завершенности. Следует стремиться к выполнению всех операций в пределах одной АПС без промежуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или вспомогательные отделения.
2. Принцип малооперационной технологии. Формирование ТП с максимально возможным укрупнением операций, с минимальным числом операций и установок в операциях.
3. Принцип «малолюдной» технологии. Обеспечение автоматической работы АПС в пределах всего производственного цикла.
4. Принцип «безотладочной» технологии. Разработка ТП, не требующих отладки на рабочих позициях.
5. Принцип активно-управляемой технологии. Организация управления ТП и коррекция проектных решений на основе рабочей информации о ходе ТП. Корректироваться могут как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства (ТПП).
6. Принцип оптимальности. Принятие решения на каждом этапе ТПП и управления ТП на основе единого критерия оптимальности.

Помимо рассмотренных  для технологии АПС характерны и  др. принципы: компьютерной технологии, информационной обеспеченности, интеграции, безбумажной документации, групповой технологии.

2 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АС

 

Эффективность автоматизации определяется, прежде всего, экономической эффективностью, а также взаимосвязью технических и экономических показателей производства. Производительность труда и коэффициент роста производительности труда являются обобщенными показателями автоматизированного производства (АП).

2.1 Методы расчета и оценки производительности автоматизированных систем

Производительность  определяется числом годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной  в единицу времени. Время обработки  детали машиной является величиной, обратной производительности.

При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом разных видов затрат времени используют четыре вида ее показателей.

1. Технологическая производительность К — максимальная теоретическая производительность при условии бесперебойной работы машины и обеспечения ее всем необходимым:

 

.

 

2. Цикловая производительность Q_ц — теоретическая производительность машины с реальными холостыми и вспомогательными ходами и при отсутствии простоев (Σt_пр = 0):

 

,

 

3. Техническая производительность Q_т — теоретическая производительность машины с реальными холостыми ходами и учетом ее собственных простоев Σt_c, связанных с выходом из строя инструментов, приспособлений, оборудования, т.е. при условии t_х > 0, t_всп > 0 и Σt_с > 0:

 

.

 

4. Фактическая производительность Q_ф — производительность, учитывающая все виды потерь:

 

.

 

Чем чаще и  длительнее простои, тем ниже производительность.

2.2 Производительность автоматических линий с разным агрегатированием

На однопоточных линиях последовательного агрегатирования  концентрируют разноименные операции ТП, последовательно выполняемые для каждого изделия.

Такие линии  могут иметь жесткую межагрегатную  связь без межоперационных накопителей заделов или гибкую связь с установкой таких накопителей.

Техническая производительность линии с жесткой  связью

 

,

 

где t_p — время рабочих ходов цикла, определяемое длительностью обработки на лимитирующей позиции.

ВАЛ параллельного  агрегатирования концентрируют  одноименные операции дифференцированного  технологического процесса, выполняемые  на р изделиях. За время рабочего цикла Т_ц выдается р изделий, следовательно цикловая производительность таких линий

 

.

 

В условиях массового производства используются две основные модификации этих линий:

1) линии из  автоматов дискретного последовательного  действия, работающих параллельно;

2) линии из автоматов параллельного действия, работающих последовательно.

Для линий  первой модификации техническая  производительность

 

.

 

Для линий  второй модификации техническая  производительность

 

.

 

Если многопоточная  АЛ разделяется на участки-секции по методу равных потерь, то расчет производительности целесообразно проводить по выпускному участку

 

,

 

где р — число потоков выпускного участка; Т_ц — длительность рабочего цикла выпускного участка; В — внецикловые потери одной рабочей позиции; q — число рабочих позиций на выпускном участке; n_у — число участков в линии; W — коэффициент возрастания простоев выпускного участка из-за неполной компенсации отказов предыдущих участков.

3 Надежность в автоматизированном производстве

 

Надежность  — это способность машин и  механизмов выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих установленным режимам и условиям использования. Для автоматизированных систем надежность — это способность к бесперебойному выпуску годной продукции в установленном программой объеме в течение всего срока службы.

Основными свойствами машин, определяющими надежность, являются безотказность, долговечность и  ремонтопригодность.

3.1 Показатели и методы оценки надежности

Показатели  надежности делятся на частные, которые  оценивают безотказность, ремонтопригодность, долговечность по отдельности, и комплексные (обобщенные), которые оценивают все три свойства.

Частным показателем  безотказности является функция  надежности P(t)

 

,

 

где ω(t) — параметр потока отказов, характеризующий вероятность возникновения отказов в единицу времени или за рабочий цикл; Т — период эксплуатации системы.

Технический ресурс R — равен суммарной наработке за весь срок службы Т от ввода в эксплуатацию до предельного состояния (разрушение, потеря точности):

 

,

 

где t_рабi — i - я наработка на отказ; n — число отказов системы за период T ее эксплуатации; θ_cpi — среднее время устранения i - го отказа, определяемое ремонтопригодностью системы.

3.2 Технологическая надежность оборудования

Технологическая надежность — это свойство оборудования сохранять значения показателей, определяющих качество осуществления технологического процесса, в заданных пределах и во времени.

К показателям  качества технологического оборудования относятся его геометрическая точность, жесткость, виброустойчивость и  другие показатели, которые определяют точность обработки, качество поверхности и физические характеристики материала обрабатываемой детали. К наиболее действенным методам повышения технологической надежности оборудования относится метод автоматической подналадки и саморегулирования его параметров. При реализации этого метода изменившиеся параметры автоматически восстанавливаются за счет систем саморегулирования, структура которых зависит от скорости воздействия разных процессов на параметры оборудования.

 

 

 

4 Контроль и диагностика в условиях автоматизированного производства

 

В основе мер  обеспечения надежной работы автоматизированных систем лежит непрерывный или периодический контроль за ходом технологических процессов, реализуемых в этих системах. Для реализации этих функций в современном производстве используются микропроцессоры, лазерные системы и др.

Контроль  — это проверка соответствия объекта  установленным техническим требованиям. Под объектом технического контроля понимаются подвергаемая контролю продукция, процессы ее создания, применения, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующая техническая документация.

Следовательно, объектом может быть как продукция, так и процесс ее создания.

Важным условием эффективной работы в автоматизированном режиме и быстрого восстановления работоспособности  оборудования является его оснащение  средствами диагностики.

4.1 Организация автоматизированного контроля в производственных системах

Контроль  в АП может быть межоперационным (промежуточным), операционным (непосредственно на станке), послеоперационным, окончательным. Автоматизированному контролю должны подвергаться все элементы технологической системы: деталь, режущий инструмент, приспособление, само оборудование. Предпочтительными являются методы прямого контроля, хотя методы косвенного контроля шире используются при контроле инструментов, диагностике состояния оборудования.

Контроль  в процессе обработки является одной  из наиболее активных форм технического контроля, так как позволяет повысить качество выпускаемой продукции при одновременном увеличении производительности труда. Поэтому разрабатываются самонастраивающиеся системы управляющего контроля.