Өндіріс процестерін автоматтандыру

1 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ  ПРОЦЕСТЕР – МАШИНА ЖАСАУДАҒЫ  АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН ӨНДІРІСТІҢ  НЕГІЗІ

 

 

1.1 Автоматтандырылған  өндіріс шарттарында технологиялық  процестерді жобалаудың ерекшеліктері

 

Бұйымдарды даярлаудың жоғары өнімділігін, сенімділігін, сапалығы мен  тиімділігін қамтамасыз етуі тиіс технологиялық  процестер (ТП) өндірісті автоматтандырудың  негізі болып табылады. Осы тұрғыдан алып қарағанда автоматтандырылған ТП жобалауда пайдаланылатын прогрессивті әрі өнімділігі жоғары өңдеу және құрастыру әдістері зор мәнге ие болады.

Автоматтандырылған өндірістің (АӨ) ТП әзірлегенде кешенді түрде оның барлық элементтерін қарастырады: бұйымдарды тиеу-түсіруді, оларды базалау және бекітуді, өңдеуді, бақылауды, операцияаралық тасымалдау мен қоймалауды және т.б. Сондықтан автоматтандырудың мүмкіндіктері мен тиімділігін бағамдау үшін ТП дұрыс жіктеу маңызды.

Өңдеу мен құрастыру ТП тән сипатты ерекшелігіне жұмыс  процесінде тетіктер мен құралдың бір-біріне қатысты қатаң түрде бағдарлануы  – процестердің бірінші класы  жатады. Тетіктің қатаң түрде бағдарлануын талап етпейтін өңдеудің өзге түрлері (термоөңдеу, кептіру, бояу және т.с.с.) процестердің екінші класына жатады.

Бұдан бөлек, үздіксіздігі бойынша  ТП дискретті және үздіксіз болып  бөлінеді. Дискретті процестер жұмыстық және бос қозғалыстарының үзіктілігімен (үздіктілігімен яғни үзілістерінің  болуымен) және қатаң реттілігімен сипатталады, үздіксіз процестер үзілістерсіз, секірістерсіз, жай-жайлап өзгереді (мысалы, центрсіз ажарлау, тарта жону). Осылайша бөліну шартты сипатқа ие, себебі көптеген процестерде осы дискреттілік пен үздіксіздік үйлесімділікте бірге болып келеді.

Жоғары өнімділікті және сенімділікті қамтамасыз ету үшін ТП дифференциациялауды орындайды, яғни оны қарапайымдатылған (оңайлатылған)  технологиялық өтулерге (позицияларға) бөледі. Тасымал жолдарының ұзындығы мен операциялар санын азайту үшін мүмкіндігінше, сондай-ақ техникалық жағынан мақсатқа сайлығына байланысты бірдей жабдықтағы өтулер мен позицияларды бір операцияға шоғырландыруды жүзеге асырады. Бұл шаралардың тиімділігі автоматтандырылған өндірістің ТП жобалаумен міндетті түрде қатар жүретін техникалық-экономикалық есептеулермен белгіленеді.

АӨ технологиялық процестерін  әзірлеу келесі ерекшеліктермен  сипатталады:

• автоматтандырылған ТП ішіне  әртекті механикалық өңдеу операцияла-ры ғана емес, қысыммен өңдеу, термоөңдеу, құрастыру, бақылау, буып-түю (қаптау), сондай-ақ тасымал-қойма және басқа да операциялар кіреді;

• өндірістік процестердің икемділігі мен автоматтандырылуына қойыла-тын талаптарға алғышарттарды технологияны кешенді және толыққанды талқылау, өндіріс объектілерін мұқият түрде талдау, маршруттық және операциялық технологияны талқылау, белгіленген сапаны қалыптастыра отырып бұйымды даярлау процесінің сенімділігі мен икемділігін қамтамасыз ету қажеттіліктері қалыптастырады. Технологиялық шешімдердің толыққандылық дәрежесі жабдыққа арналған басқару бағдарламаларын дайындау деңгейіне дейін жеткізілуі тиіс;

• бұйымдардың номенклатурасы кең болған кезде технологиялық шешімдер көп нұсқалы болады;

• әртүрлі технологиялық бөлімшелермен орындалатын жұмыстардың интеграциялану дәрежесі артады.

Өндірісті технологиялық  дайындауды жетілдіру мен оның мерзімдерін  қысқартуға байланысты көкейкесті талаптар автоматтандырылған жобалау жүйелерінің (АЖЖ) әдістерін қолдану арқылы ТП жобалауды принципті түрде жаңаша тұрғыдан қарастыруға деген қажеттілікті тудырды. ТП автоматтандырылған әзірлеу  тиімділігін арттыруға көп жағдайда жобалаудың барлық кезеңдерінде типтік және жеке технологиялық шешімдерді бір-бірімен оңтайлы әрі ұтымды үйлестіру, сондай-ақ ақпараттық технологиялар  негізінде сәйкесінше мәліметтер базаларын  құруға және пайдалануға мүмкіндік  беретін, бұйымдарды, жабдықтарды және технологиялық процестердің өздерін  стандарттау мен бірыңғайландырудың жоғары деңгейі септігін тигізеді. 

Компьютерлік техника  мен қайта бапталатын автоматтандыру құралдарын кеңінен қолдана отырып икемді технологияны (қайта бапталатын өндіріс технологияларын) енгізу технологиялық  процесті жаңа бұйымдарды даярлауға  жылдам әрі тиімді түрде қайта  икемдеуге мүмкіндік береді. Соңғысы  машина жасаудағы үлес салмағы жоғары болып табылатын ұсақ сериялы  және сериялы өндіріс шарттарында  айтарлықтай өзекті болып табылады.

 

1.2 Автоматтандырылған  өндірістік жүйелерде механикалық  өңдеу технологиясын тұрғызудың  негізгі принциптері

 

Автоматтандырылған өндірістік жүйелердің (АӨЖ) потенциалдық мүмкіндіктерін ашуға және олардың максималды тиімділігін  қамтамасыз етуге АӨЖ-ді жобалаудың алдында терең технологиялық әзірлеулер, технологияның негізгі принциптерін сақтау шарттары орындалғанда ғана қол жеткізуге болады. Олардың кейбіреулерін қарастырайық.

1. Аяқталғандылық принципі бүкіл операцияларды бір АӨЖ шеңберінде, жартылай фабрикаттарды басқа бөлімшелерге немесе көмекші бөлімдерге аралық берусіз орындауға ұмтылудан көрініс табады. Принципті іске асыру үшін мыналар қажет: бұйымдардың технологиялығы бойынша қойылатын талаптарды қамтамасыз ету; өңдеу мен бақылаудың бірыңғайландырылған жаңа әдістерін әзірлеу; жоғарылатылған технологиялық мүмкіндіктерге ие АӨЖ жабдықтарының типажын (түрлерін) кеңейту және негіздеу.

2. Аз операциялы технология принципі операцияларды мүмкіндігінше максимал ірілендірумен, операциялар мен операциялардағы орнатулардың минималды санымен ТП құруға негізделген. Принципті іске асыру үшін қажетті шараларға алдындағы 1-принципті іске асыруға қажетті шаралар, сондай-ақ маршруттар мен операциялы технологияны оңтайландыру, ТП автоматтандырылған жобалау әдістерін қолдану жатады.

3. «Аз адамды» технология принципі бүкіл өндірістік цикл шеңберінде АӨЖ-дің автоматты жұмыс істеуін қамтамасыз етуге негізделген. Принципті іске асыру үшін мыналар қажет: АӨЖ-дің шығыстық технологиялық параметрлерінің (дайындамалардың, құралдардың, білдектердің, әбзелдің) ауытқуларын тұрақтандыру; операциялық ақпараттық қамтамасыз ету әдістерін кеңейту және сенімділігін арттыру; статистикалық түзетілетін басқару бағдарламалары бар технологиялық процестерді басқару жүйесінің икемді адаптивті жүйелеріне көшу.

4. «Реттеусіз» технология принципі жұмыс позицияларында реттеуді талап етпейтін технологиялық процестерді әзірлеуге негізделеді. Принцип кең номенклатуралы АӨЖ үшін аса өзекті болып табылады, ол 3-принципке жақын. Оны іске асыру үшін қажетт шараларға 3-принципті іске асыруға қажетті дәл сондай шаралар жатады.

5. Белсенді-басқарылатын технология принципі технологиялық процестің барысы туралы жұмыстық ақпараттың негізінде технологиялық процесті басқаруды ұйымдастыру мен жобалық шешімдерді түзетуге негізделеді. Басқару кезеңінде қалыптасатын технологиялық параметрлерді де, өндірісті технологиялық дайындаудың (ӨТД) бастапқы параметрлерін де түзетуге болады. Принципті іске асыру үшін мыналар қажет: технологиялық процестерді адаптивті басқару әдістері мен алгоритмдерін әзірлеу; өздігінен үйренетін АӨЖ құру үшін мәліметтер базасын (МБ) статистикалық түзету әдістерін әзірлеу.

6. Оңтайлылық принципі ӨТД әрбір кезеңінде шешім қабылдауға және технологиялық процестерді бірыңғай оңтайлылық критерийі негізінде басқаруға негізделеді. Принципті іске асыру үшін мыналар қажет: технологиялық процестерді оңтайландырудың теориялық негіздерін әзірлеу; АӨЖ-дің жұмыс істеу шарттары үшін оңтайландыру алгоритмдерін әзірлеу; көрсетілген алгоритмдерді іске асырудың арнайы техникалық, аппараттық, бағдарламалық құралдарын әзірлеу. Оңтайлылық принципі барлық деңгейлер мен кезеңдердегі технологиялық мәселелерді шешудің бірыңғай әдістемелік негізін құрады, көрсетілген мәселелерді шешудің неғұрлым тиімді, біржақты және өзара байланысты шешімдерін қалыптастыруға мүмкіндік береді.

АӨЖ технологиясы үшін қарастырылған  принциптерден бөлек тағы мынадай  принциптер бар: компьютерлік технология, ақпараттық қамтамасыз ету, интеграция, қағазсыз құжаттама, топтық технология. Бұлардың барлығы ӨТД мен басқарудың бірыңғай жүйесіне біріктірілген. Бұл өз кезегінде неғұрлым тиімді техникалық шешімдерді іске асыратын және АӨЖ-дің потенциалды техникалық және технологиялық мүмкіндіктерін барынша ашып көрсететін принципті түрде жаңа АӨЖ технологиясын құру туралы айтуға мүмкіндік береді. Топтық технологияның соңғы принципі барлық АӨЖ үшін негіз қалаушы болып табылады, себебі ол өндірістің «икемдігін» қамтамасыз етеді.

 

1.3 Типтік және  топтық технологиялық процестер

 

Жеке технологиялық әзірлемелерді  минимал түрде барынша азайтуға мүмкіндік беретін типтік және топтық технология әдістерін ӨТД автоматтандыру үшін кеңінен қолданады.

Конфигурациясы мен технологиялық  ерекшеліктері бойынша ұқсас  тетіктер топтары үшін технологиялық процестерді типтеу неғұрлым жетілдірілген өңдеу әдістерін қолдануға негізделетін және ең жоғары өнімділікке, үнемділікке және сапаға қол жеткізуді қамтамасыз ететін, аталған тетіктер топтарын бірдей ТП бойынша даярлауды қарастырады. Типтеудің негізін жекелеген қарапайым беттерді өңдеу ережелері мен осы беттерді өңдеудің ретін белгілеу ережелері құрайды. Типтік технологиялық процестер негізінен ірі сериялы және жаппай өндірісте қолданыс табуда.

Топтық технология принципі қайта бапталынатын өндірістің –  ұсақ және орта сериялы өндірістің негізін құрайды. Технологиялық процестерді типтеумен салыстырғанда топтық технологияда тетіктерді топтарға біріктірудің ортақ белгісіне өңделетін беттердің және олардың (бірнеше беттердің) үйлесулерінің ортақтығы, яғни тетікті немесе оның жекелеген беттерін өңдеуге қажетті жабдықтардың ортақтығы жатады. Бұдан топтың құрамына конфигурациясы әртүрлі дайындамаларды, тіпті түрлері алуан дайындамаларды енгізуге болады.

Бұл мағынада тетіктер тобы деген түсінік типтік процесті тұрғызуға негіз болып табылатын тетіктер типі деген түсініктен едәуір кең. Сондықтан өңдеудің топтық әдістері номенклатурасы кең тетіктерді өңдеуге тән.

Технологиялық процестерді  типтеу де, топтық технология әдісі  де өндіріс тиімділігін арттыратын, технологиялық шешімдерді бірыңғайланды-рудың  басты бағыты болып табылады. Оларды іске асыру үшін тетіктерді жіктеу, олардың конструкциясын осы тетіктердің  конструктивті-технологиялық элементтерін (КТЭ) осымен бір уақытта бірыңғайландыра  отырып технологиялыққа талқылау.  

 

Тетіктерді  жіктеу

 

Тетіктерді жіктеуді технологиялық  жағынан біртекті болып табылатын  тетіктер топтарын, оларды топтық өндіріс  шарттарында бірігіп өңдеу үшін анықтау мақсатында жүргізеді. Оны екі кезеңде орындайды: бірінші жіктеу – зерттелетін өндірістің тетіктерін конструктивтік-технологиялық белгілері бойынша кодтау; екінші жіктеу – бірдей немесе белгілері бойынша айырмашылықтары елеусіз тетіктерді топтастыру.

Белгілердің құрамы талданатын өндіріс ерекшеліктерін есепке ала  отырып белгіленеді. Тетіктерді жіктеген кезде келесі белгілерді ескеру керек: конструктивтік – КҚБЖ (конструкторлық құжаттамалардың бірыңғай жүйесі) жіктемесіне сәйкес; габариттік өлшемдері, массасы, материалы, өңдеу түрі және дайындама; өңдеу операцияларының саны; дәлдік көрсеткіштері және зерттеу объектілерінің ерекшеліктерімен анықталатын басқа да көрсеткіштер.

Тетіктерді конструктивті-технологиялық  белгілеріне байланысты топтастыру мен өкіл-тетіктерді таңдауды бастапқы жіктеу белгілерін санамалап шығу арқылы топтастыруға арналған сұраныстарды салыстыру  жолымен келесі реттілікте орындайды: тетіктер жиынтығын кластар деңгейінде таңдау, мысалы, механикалық өңдеу өндірісі үшін айналу денелері; тетіктер жиынтығын кіші класс деңгейінде таңдау, мысалы, білік типті тетіктер; тетіктерді беттерінің комбинациясы бойынша жіктеу, мысалы, тегіс цилиндрлі беттердің комбинациясынан тұратын біліктер; өлшемдерінің үлестірілу тығыздығы максималды аудандарды  белгілей отырып габариттік өлшемдеріне байланысты топтастыру (1.1-сурет); тетіктер атауларының ең үлкен саны бар аудандар диаграммасын анықтау. Бұл аудандар топты конструктивтік белгілері бойынша қалыптастырады; мұндай топтардан технологиялық белгілері ортақ кіші топтарды анықтайды; әрбір кіші топтан ТП операцияларының максимум болу критерийі бойынша тип өкілін таңдайды; тетіктердің әрбір тобы бойынша типтік өкілді өңдеу операцияларын ірілендірілген нормалауды орындайды; ірілендірген түрде топтағы барлық тетіктердің жылдық шығарылымын ескере отырып әр операция бойынша бұйымдар тобына қосынды білдек сыйымдылықты анықтайды:     

 

 

мұндағы - j-ші тетіктер тобын і-ші өңдеу операциясының білдек сыйымдылығы; - j-ші топтағы типтік өкілді өңдеудің і-ші операциясы бойынша даналық уақыт; - і-ші топ бұйымдарының жылдық шығарылымы.

Автоматтандырудың басымдылығын анықтайтын факторлардың бірі топтық өңдеудің білдек сыйымдылығы болып  табылады. Өңдеудің білдек сыйымдылығының үлес салмағы туралы қортынды мәліметтерді тетіктердің әрбір тобы үшін есептейді. Бұл көрсеткіш автоматтандырудың  мақсатқа сайлығын және кезектілігін анықтау үшін қажет.

Тетіктердің номенклатурасы үлкен болған кезде және кодтау мен  топтауды орындауда қиындықтар болған жағдайда шығарылатын өнімді оның негізгі  топтары бойынша талдауға рұқсат етіледі. Бұл жағдайда тетіктердің  әрбір тобы бойынша аталған топтың тетіктеріне тән болып табылатын  ортақ белгілердің ең үлкен санына ие өкіл-тетікті анықтайды. Қалған тетіктер базалық тетіктің модификациялары (түрөзгерістері) болып табылады.

 

 

1.1-сурет – Қысқа айналу  денелерін (711, 712 кіші кластары) диаметрі  бойынша үлестірілу жиілігі диаграммасының  мысалы

 

Тетіктерді жіктеу нәтижесінде  алынған мәліметтерді бір жүйеге келтіреді және өндіріс объектілері  бойынша мәліметтер базасын (МБ) құру үшін пайдаланады. Ақпараттық технологияларды  пайдалану осы мәліметтер базасын  технологияны, негізгі және көмекші  жабдықты, әбзел мен құралды таңдаған кезде қолдануға мүмкіндік береді. Бұл кезде айлабұйымдардың, кесуші және өлшегіш құралдардың, құралдық баптаулардың типажын күрт қысқарту мен типтік технологиялық модульдерді (модульдік технологияны) пайдаланудың арқасында машиналарды конструкциялау мен өндірудің едәуір оңайландырылуы мен арзандатылуы машиналар тетіктерінің конструктивтік-технологиялық элементтерін (КТЭ) және дәлдік параметрлерін бірыңғайландырудың негізінде мүмкін болады.