Лекция 11 Тема: Состав и количество основного оборудования в поточном производстве

Вид материала

Лекция

Содержание Агрегатный станок Автоматическая линия 80% сборочно­го цикла приходится на переходы, связанные с подачей, ори­ентацией и совмещением деталей, и лишь 20

Подобный материал:

• Лекция 12 Тема: Состав и количество основного оборудования в непоточном производстве, 602.73kb.
• План лекций для студентов педиатрического факультета на весенний семестр 2011-2012, 50.89kb.
• Воробьева Ольга Владимировна Атмосфера и атмосферные явления. Тема урок, 55.05kb.
• Лекция Тема: система междуранодных отношений, 117.17kb.
• Программа по дисциплине сд. 3 " Технологическое оборудование в производстве, обработке, 220.17kb.
• Аннотация диплом, 1006.46kb.
• Лекция «Математика в жизни, производстве, науке, в твоей будущей профессии», 51.21kb.
• 1 11 Тема 2 12 тема 3 13 Тема 4 14 Тема 5 15 Тема 6 17 Тема 7 20 Тема 8 22 Тема, 284.17kb.
• Учебное пособие Москва 2007 Содержание Лекция № Актуальность борьбы с шумом на производстве,, 1016.54kb.
• План помещения Служебный состав завода Gibson Расположение оборудования, 201.2kb.

Лекция 11

Тема: Состав и количество основного оборудования в поточном производстве


Термины и определения:

Промышленный робот — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных процессов.

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Агрегатный станок – специальный металлорежущий станок, построенный на базе нормализованных кинематически не связанных между собой узлов (агрегатов). Силовые узлы имеют индивидуальные приводы, а взаимозависимость и последовательность их движения задаётся единой системой управления.

Автоматическая линия – система машин, комплекс основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющего в определённой технологической последовательности и с заданным ритмом весь процесс изготовления или переработки продукта производства или части его.

Планшайба (нем. Planscheibe) – приспособление, применяемое в токарных, расточных и некоторых др. металлорежущих станках, на котором закрепляется обрабатываемая заготовка или режущий инструмент для сообщения им вращательного движения. Как правило, на планшайбах устанавливаются заготовки сложной формы или большого диаметра при небольшой длине.


Одним из этапов технологического проектирования маши­ностроительного производства является определение состава и количества основного оборудования, которое должно обеспе­чивать высокую эффективность производственного процесса. При выборе состава основного оборудования следует ориенти­роваться на основные организационно-технические направле­ния, причем следует иметь в виду, что за счет вырав­нивания времени выполнения операций одновременно дости­гается и сокращение количества основного оборудования.

Для обеспечения высокого общего уровня автоматизации производственных процессов при выборе основного оборудования в поточном производстве следует не только ориенти­роваться на высокую автоматизацию выполнения операций технологического процесса, но и учитывать возможность сты­ковки его с вспомогательным оборудованием с целью обра­зования единой производственной системы. Так, например, конструкция станка должна быть такой, чтобы был удобен до­ступ в рабочую зону автоматических загрузочных устройств, должны быть предусмотрены возможность стыковки в единую систему управления участком, надежная система стружкоудаления и т. д.

Поточное производство характеризуется незначительной номенклатурой выпуска продукции и высокой интенсивно­стью технологических процессов, которая может быть достиг­нута только при использовании параллельной и параллель­но-последовательной структуры выполнения операции, что следует учесть при выборе типажа оборудования.

Вследствие интенсивного развития техники необходима быстрая смена выпускаемой продукции. Это в свою очередь накладывает отпечаток на выбор основного оборудования для поточного производ­ства, которое должно обеспечить возможность эффективного изготовления более широкой номенклатуры изделий. Этому требованию удовлетворяют агрегатные переналаживаемые станки с ЧПУ, позволяющие при многоинструментальной обработке с помощью многошпиндельных головок осуществлять быстрый переход с обработки деталей одного типоразмера на другой.

В сборочном производстве приблизительно 80% сборочно­го цикла приходится на переходы, связанные с подачей, ори­ентацией и совмещением деталей, и лишь 20% — на переходы по соединению деталей.

Повышение технологических возможностей оборудова­ния, работающего по параллельному и параллельно-последо­вательному принципам, в частности их гибкости, связано с дополнительными материальными затратами, которые могут окупиться только благодаря сокращению расходов на перена­ладки. Это необходимо учитывать при выборе типа основного оборудования.

Расчет количества основного оборудования для поточного производства производится по точной программе и предусмат­ривает разработку подробного технологического процесса об­работки или сборки с техническим нормированием ­выполне­ния каждой операции на все изготовляемые изделия, входя­щие в программу выпуска.

Расчет числа станков, необходимых для каждой опера­ции, выполняют на основании штучно-калькуляционного времени и объема выпуска каждого наименования изделия, проходящего эту операцию, по формуле:

(11.1)

где п — число наименований изделий, проходящих данную операцию;

t_шт.к.i, N_i — соответственно время изготовления из­делия на данной операции [мин], и ее годовой объем выпуска [шт];

Ф_эо — эффективный годовой фонд времени работы основ­ного оборудования [ч].

Штучно-калькуляционное время определяется по форму­ле, приведенной в лекции 10, а при отсутствии данных по составляющим можно пользоваться формулой:

(11.2)

где α — процент потерь времени (внецикловых) от оперативно­го времени, α = 6...18% в зависимости от сложности наладки.

При непрерывно-поточном производстве такая состав­ляющая штучно-калькуляционного времени как подготовительно-заключительное время не учиты­вается, так как в данном случае отсутствует переналадка обо­рудования на другие наименования изделий.

Вычисленное значение С_р округляют до ближайшего боль­шего целого числа, получая при этом количество основного оборудования С_пр, принятое для выполнения данной опера­ции. Коэффициент загрузки основного оборудования на дан­ной операции К₃ = С_р/С_пр.

Следует учесть, что коэффициент загрузки всегда меньше единицы. В случае незначительного превышения (на 5...10%) расчетного количества основного оборудования над ближай­шим целым числом необходимо пересмотреть содержание структуры выполнения операции, параметры режимов ее про­ведения и состава технологического оснащения, что в итоге приведет к общему повышению коэффициента загрузки обо­рудования. Желательно, чтобы при проектировании поточно­го производства К₃ был больше 0,65.

Верхняя граница коэффициента загрузки оборудования устанавливается исходя из организационных потерь производства, учитываемых коэффициентом использования обору­дования.

При расчете числа станций на сборочном конвейере необ­ходимо учесть, что помимо рабочих станций на конвейере раз­мещают 5...10% резервных для случая изменения конструк­ции собираемого изделия.

При выборе состава и количества основного оборудования необходимо предусмотреть построение технологической сис­темы в виде автоматической линии. Существуют автоматиче­ские линии для осуществления технологических процессов механической обработки, сборки, мойки, окраски, упаковки и других операций, которые могут быть классифицированы по различным признакам.

Стационарные автоматические линии характеризуются тем, что изготовляемое изделие не изменяет своего положения относительно основного оборудования и лишь по окончании операции на очередной позиции транспортируется в следую­щую позицию. На роторных линиях одновременно выполняют­ся технологическая операция и транспортирование. Вследствие ограниченных технологических возможностей роторных ли­ний их используют в основном при сборке и механической об­работке простых по конструкции изделий, требующих незна­чительного числа переходов.

По технологическому назначению различают линии для выполнения операции одного типа (например, механообработ­ка, сборка, окраска и т. д.) и комбинированные линии для вы­полнения операций различных типов (например, сборка изде­лий совместно с окраской на одном конвейере, механическая обработка со сборкой и т. д.). Вследствие сложности комбини­рованных линий их используют довольно редко, а наибольшее применение находят специализированные линии, выполняю­щие однотипные операции.

По типу используемого оборудования в автоматических линиях их подразделяют на линии, состоящие из специально­го, агрегатного и специализированного, а также многоцелево­го оборудования.

Линии из специального оборудования используют в поточ­ном производстве в том случае, когда изделия изготовляют в течение нескольких лет в большом объеме, что позволяет благодаря концентрации переходов и параллельной структуре выполнения основных и вспомогательных приемов в опера­ции значительно сократить станкоемкость изготовления изде­лий. Поэтому не используют серийно выпускаемое, а проекти­руют специальное оборудование.

Линии, скомпонованные из агрегатного и специализиро­ванного оборудования (многорезцовые одношпиндельные и многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы, свер­лильные и другие станки, встраиваемые в автоматические ли­нии), применяют преимущественно в поточном производстве с более широкой номенклатурой выпускаемых изделий.

Линии, состоящие из многоцелевого оборудования, ис­пользуют в гибких производственных системах (ГПС). Они по­зволяют осуществлять быстрый переход с изготовления изде­лий одного типоразмера на изготовление изделий другого ти­поразмера.

Вследствие того, что в поточном производстве используют специальное оборудование и автоматические линии, очень ва­жен выбор оптимальной структурно-компоновочной схемы оборудования, на базе которой выдается техническое задание на его проектирование. Выбор структурно-компоновочной схемы технологической системы обычно производится при комбинаторном, пошаговом решении задачи с поиском опти­мального варианта.

Критерием оптимальности служит мини­мум приведенных затрат, который учитывает объем выпус­каемой продукции, станкоемкость выполнения переходов при изготовлении изделия, нормативный коэффициент экономи­ческой эффективности, потери времени на отказы оборудова­ния, зависящие от его сложности, затраты на заработную пла­ту обслуживающего персонала, стоимость оборудования и ряд других факторов. В качестве ограничений принимают усло­вия обеспечения требуемого качества изделий и требуемой производительности.

Важным этапом проектирования автоматической линии является разработка структурно-компоновочного варианта линии, обеспечивающего наилучшие технико-экономические показатели. Поэтому из множества вариантов построения ли­нии, отличающихся числом позиций, участков, потоков, ти­пом накопителей, должен быть выбран один, который обеспечит заданную производительность при минимальных приведенных затратах.

Выбор оптимального структурно-компоновочного варианта автоматической линии следует осуществлять непосредственно после разработки последовательности выполнения переходов технологического процесса изготовления изделия и их нормирования. Он производится в следующей последовательности:

• определяется технологически минимальное число рабочих позиций линии q_min;

• оценивается возможность дальнейшей дифференциации технологического процесса и определяется технологически максимальное число рабочих позиций линии q_max;

• рассчитывается длительность совмещенных и несовмещенных переходов t_pi и их суммарная величина на позициях ;

• выбирается конструктивно-компоновочный вариант по строения позиций линии (тип транспортной системы, накопителей, ориентаторов), производится расчет средней ожидаемой длительности времени вспомогательных ходов рабочего цикла t_B (транспортирование между позициями, зажим и раз­жим спутников), зависящего от выбранного типа транспортно-загрузочной системы, и оценка ожидаемой стоимости ти­повых элементов линии;

• производится укрупненный расчет ожидаемых показателей надежности инструментальной системы и оборудования линии, т. е. ожидаемых внецикловых потерь по инструменту и оснастке , и оборудования для одной позиции t_oб с уче­том потерь на наладку, организационных потерь и т. д.;

• рассчитывается ожидаемая производительность линии Q_i;

• определяются варианты построения компоновок автома­тической линии путем дифференциации лимитирующих операций технологического процесса, отличающихся числом по­зиций q {q_min < q < q_max), участков-секций n_y (1 < n_y < q), па­раллельных потоков изготовления изделий р (р = 1, … , n) при выбранных режимах выполнения переходов, количества обо­рудования, обслуживаемого одним наладчиком, вместимости накопителей и т. д.;

• выбираются из полученных вариантов несколько конку­рирующих, которые удовлетворяют требуемому диапазону производительности;

• оптимизируются технико-экономические показатели отобранных конкурирующих вариантов путем варьирования режимов выполнения лимитирующих операций, вместимости накопителей, количества наладчиков;

• рассчитываются ожидаемые экономические показатели С_i отобранных рациональных конкурирующих вариантов и выбирается оптимальный структурно-компоновочный вари­ант построения автоматической линии.

Ожидаемая производительность линии рассчитывается по формуле:

, (11.3)

где W — коэффициент возрастания простоев лимитирующего участка вследствие неполной компенсации потерь накопите­лями.

Ожидаемую производительность линии оценивают с уче­том технических и организационных простоев. Обычно при­нимают коэффициент загрузки линии К₃ = 0,85...0,9. Коэффи­циент возрастания простоев вследствие неполной их компен­сации накопителями принимают в зависимости от числа участков линий и вместимости накопителей. При вместимос­ти накопителей, обеспечивающих работу линии в течение 30...50 мин, коэффициент W выбирают в зависимости от чис­ла участков:

пу	1	2	3	4	5	6
W	1,0	1,10	1,15	1,18	1,20	1,22

Так как расчеты выполняют на ранних этапах проектиро­вания и они носят укрупненный характер, в них не учитыва­ют затраты на электроэнергию и инструмент, отнесенные к единице продукции, амортизационные отчисления рассчиты­вают по нормативным коэффициентам в зависимости от стоимости. Аналогичным образом учитывают и затраты на теку­щий ремонт и обслуживание.

Целенаправленный поиск оптимального структурно-компоновочного решения основного оборудования позволяет сократить число рассматриваемых вариантов структуры выпол­нения операций, причем на последних шагах поиска использу­ют уточненный критерий. Все это приводит к значительному сокращению трудоемкости проектных работ.

При окончательном выборе структурно-компоновочной схемы основного оборудования необходимо учесть ограниче­ния, накладываемые конструкцией изготовляемых изделий (например, минимально возможное расстояние между шпин­делями в многошпиндельной головке, доступность для обра­ботки или сборки с одного установа и т. п.), технологической последовательностью выполнения операции и жесткостью технологической системы, обеспечивающей выполнение тре­бований к качеству изготовляемых изделий, надежностью и габаритными размерами основного оборудования. При на­чальных стадиях проектирования учесть эти ограничения не­возможно вследствие значительного усложнения целевой функции, по которой просчитывают множество вариантов проектных решений.

Принятие оптимального решения по выбору компоновоч­ного варианта основного оборудования может осуществляв ЭВМ, выполняющая как расчетные работы, так и моделирова­ние процессов изготовления изделий. Вследствие сложности формализации сквозного проектирования автоматических ли­ний ЭВМ чаще всего используют в режиме диалога специалис­та-технолога и ЭВМ. При этом творческие вопросы проектирования решает технолог, а рутинные вычислительные работы, оценку решения и определение направления поиска опти­мального варианта выполняет ЭВМ.