Организация гибкого автоматизированного производства

 

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА  ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ,  ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ (ПР)

 

Основными элементами производственно-технологической  части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения функционирования.

ГПМ - это единица  технологического оборудования для  производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с ЧПУ, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС.

Модуль робототехники (МРТ) – это переналаживаемая на заданную номенклатуру изделий совокупность промышленных роботов и манипуляторов, которые обеспечивают функционирование ГПК по малолюдной технологии, выполняя двигательные и рабочие функции руки человека, и управляются оператором. МРТ предназначены для распознавания объектов и манипулирования ими. Объектами манипулирования могут быть заготовки, полуфабрикаты, готовые детали, инструмент. МТР непосредственно связан с модулями обработки, складирования, комплектации, инструментального транспортирования, контроля качества и модулем удаления отходов. Модуль межоперационного транспортирования объединяет транспортными связями модули обработки, складирования, комплектации и инструментального обеспечения. Он входит в АТСС, обеспечивающую технологическую связь между всеми единицами оборудования.

Модуль межоперационного транспортирования должен включать в свой состав автоматическое напольно-транспортное средство(АНТС) – транспортный робот, систему управления и систему  транспортного обеспечения. Модуль выполняет следующие задачи:

- прием тары с рабочего стола автоматизированного склада;

- перемещение тары  к ГПМ обработки;

- замену тары с обработанными  деталями на тару с заготовками;

- замену контейнера  системы уборки отходов;

- транспортирование тары  с готовыми деталями на участок  контроля;

- замену тары с обработанными деталями на тару с деталями прошедшими контроль;

- транспортирование деталей  на склад.

Модуль складирования и комплектации является составной частью АТСС и состоит из пульта управления, склада-накопителя, автоматического крана оператора и погрузочно-разгрузочных устройств, склада.

Тип, размеры, объем модуля определяется с учетом размера заготовок, партии деталей, количества оснастки, массы заготовок, количества деталеопераций, наличия резерва пустых ячеек.

 

Количество транспортных средств определяется по формуле:

 

 

 

 

где t_тр- суммарное время занятости средства транспортированием грузовой единицы;

О – среднее число операций изготовления деталей (3);

D – количество наименований деталей (12);

F_тр – годовой действительный фонд времени работы транспортных средств при работе в 3 смены (5715 час);

_- годовая производственная программа всей номенклатуры деталей, шт.;

Р – транспортная партия, шт.

 

Время занятости транспортного  средства складывается из:

1. Подвода РТ в зону технического обслуживания (t₁):

t₁= l₁/v

где l₁- длина, м

v – скорость м/мин

(l₁= 3,07м     v= 10м за 1,5 мин)

2. Снятия грузовой  единицы

t₂=1мин l₂=7,71м

3. Установления новой  грузовой единицы 

t₃=1мин l₃= 12,35м

4. Подвода РТ к станку 

t₄= t₁             l₄= 14,13м

5. Снятия грузовой  единицы

t₅= t₂

6. Установления грузовой единицы

t₆= t₃

Расчет трудоемкости по операциям:            

Первая операция

t_тр1= (l₁/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

t_тр1=(3,07/10*1,5+1+1)*2*2,854=14,04мин

Вторая операция

t_тр2= (l₂/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

 

t_тр2=(7,71/10*1,5+1+1)*2*1,751=11,05мин

Третья операция

t_тр3= (l₃/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

 

t_тр3=(12,35/10*1,5+1+1)*2*1,106=8,52мин

Количество транспортных средств:

 

 

Rтр=((14,04+11,05+8,52)*3*(64600/8))/5715*60=2,37

 

Коэффициент загрузки транспортных средств

К_{з тр}= R_{тр р} / R_{тр пр}

 

К_{з тр}=2,37/3=0,79

 

2.3 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКОЙ СИСТЕМЫ (АТСС) И ОБЩЕЙ КОМПОВКИ ГПК

 

ГПК представляет собой  предметно-замкнутую организационно-технологическую структуру, способную автономно выполнять определенную задачу с целью обеспечения необходимого уровня качества функционирования в условиях безлюдной (малолюдной) технологии.

Стержнем структурной организации  ГПК является АТСС, от типа которой зависит как технология размещения ГПМ, образующих ГПК, так и общая планировка и взаимосвязь обеспечивающих систем.

Таким образом, структура ГПК представляет собой набор ГПМ, «нанизанных» на АТСС и управляемых единой системой управления.

АТСС включает следующие элементы:

- комплект транспортно-складской  тары, кассет;

- участок укладки грузов в  тару, кассеты;

- накопительный участок для  временного хранения;

- перегрузочный участок;

- внутрисистемный транспорт для  подачи с накопительного участка в РТК;

- приемоотправочные участки;

- разгрузочный участок.

На прямоугольной площадке размещаются: основное оборудование – станки, транспорт, накопители.

ГПК состоит из отдельных линий, объединяющихся общей накопительной  системой. Каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки.

Разработка компоновки ГПК производилась с учетом по пространственному расположению и  функциональному взаимодействию основных подсистем ГПК, обрабатывающего  оборудования, АТСС, зоны ТО.

Основные принципы построения типовой модели ГПК

На прямоугольной площадке размещается основное оборудование – станки , транспорт, накопители

ГПК состоит из линий, объединяющихся общей накопительной  системой, каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки.

Выбор конкретной компоновки ГПК осуществляется на основе анализа  целесообразности возможных вариантов:

- характер расположения  оборудования (в одну, две и пр. линий или по периметру);

- наличия или отсутствия  центрального склада;

- параллельного или  перпендикулярного расположения  центрального склада и технологического  оборудования;

- применяемых подъемно-транспортных  средств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компоновка АТСС

При расчете используется оборудование:

5 токарных станков и 2 фрезерных – всего 7 единиц оборудования и 3 транспортных средства

                 

 

         

  

 

 

 

1 – Станки (Т, Т1  – токарные на первой и второй  операции, Ф – фрезерный на третьей операции);

2 – робототележка;

3 – автоматизированный  склад;

4 – секция подготовки  технологической оснастки;

5 – кран-штабелер;

6 – приемосдаточная  секция;

7 – робот (оператор);

8 – приемно-передаточный  стол;

9 – поворотный стол.

 

2.4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИКЛОВ ОБРАБОТКИ

 

Структура производственного  цикла является исходным пунктом  решения многих вопросов организации  производственного процесса в ГПК.

Минимальная длительность цикла (Т_ц) определяется суммой длительности не перекрываемых элементов подготовки, транспортировки и обработки изделия без учета времени ожидания обрабатываемых предметов в накопительной -складской системе (НСС).

Длительность цикла обработки  партии деталей (Т_цп) определяется с учетом перекрытия транспортно – подготовительных операций штучным временем обработки.

 

Т_цп= t_оп + t_з + t_тр

 

где t_оп – операционная составляющая, определяется штучным временем (t_шт) при обработке единичных предметов или произведением t_шт на число деталей в кассете Р при обработке транспортными партиями;

t_з – период занятости рабочего (рисунок 2 методических указаний):

 

t_з = t_{обс 1} + t_{обс 2}  + t_{осл 3}  + t_{обс 4};

 

t_тр – период занятости робота или другого транспортного средства общего использования (t_тр), составляющая (рисунок 2 методических указаний):

:

t_тр= t_тр1+t_тр2+t_тр3.

 

Параметры t_оп, t_{з ,} t_тр используются для оценки загрузки элементов обслуживающей системы, расчета зон многостаночного обслуживания транспортным средством и рабочими, определения возможности совмещения профессий и др.

Величина Тц является лишь составляющей общего однооперационного цикла, поскольку включает необходимое время подготовки, транспортировки и обработки изделий (транспортной партии).

 

Таблица 5 - Определение длительности Т_цп (рекомендуемая форма для заполнения)   

№ детали	Размер транспортной партии	Операции
		1-я				2-я				3-я
		tоп	tз	tтр	Tцп	tоп	tз	tтр	Tцп	tоп	tз	tтр	Tцп
1	8	128	35,65	6	169,65	112	35,65	6	153,65	48	35,65	6	89,65
2	8	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
3	8	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
4	8	128	35,65	6	169,65	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65
5	8	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
6	8	112	35,65	6	153,65	48	35,65	6	89,65	18	35,65	6	59,65
7	8	96	35,65	6	137,65	48	35,65	6	89,65	32	35,65	6	73,65
8	8	96	35,65	6	137,65	80	35,65	6	121,65	64	35,65	6	105,65
9	8	112	35,65	6	153,65	64	35,65	6	105,65	18	35,65	6	59,65
10	8	80	35,65	6	121,65	48	35,65	6	89,65	32	35,65	6	73,65
11	8	128	35,65	6	169,65	64	35,65	6	105,65	32	35,65	6	73,65
12	8	96	35,65	6	137,65	32	35,65	6	73,65	32	35,65	6	73,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 РАСЧЕТ ЕМКОСТИ НАКОПИТЕЛЬНО-СКЛАДСКОЙ  СИСТЕМЫ (НСС)

 

НСС, конструктивно выполняемая  в составе автоматизированной транспортно-складской  системы (АТСС), обеспечивает хранение обрабатываемых предметов, технологической оснастки и инструмента.

Емкость НСС является важнейшим параметром, определяющим компоновку всей АТСС.

Общая емкость НСС  ГПК, работающего по смещенному режиму равна:

 

Е_нсс = Е_о^′ + (Е_нач +Е_в) + Е_реж

 

Е_нсс = 76+14+25 = 115

 

где Е_о^{′ -} емкость для хранения оборотного задела между двумя операциями  с учетом количества рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела.

 

Е_о^′ = Е_о * ξ

 

Е_о^′ = 19*4 = 76 грузовых единиц

 

ξ  - количество рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела, например:

грузовых единиц

 

Т          Т1        Ф

Т        

Т     Т1        Ф 

 

Емкость для хранения оборотного задела (Е_о) принимается по максимуму (в курсовой работе) = 19 грузовых единиц.

Емкость для хранения деталей в ожидании начала обработки (Е_нач) или вывоза (Е_в) за пределы ГПК должна быть предусмотрена из необходимости обеспечить немедленную загрузку – разгрузку освобождающего оборудования :

 

Е_нач +Е_в = 2R грузовых единиц

 

   Е_нач +Е_в = 7*2=14

 

Для ГПС предусматривается  дополнительная емкость НСС при смещенном режиме работы по сменам, когда обслуживающие операции выполняются, подряд в течение некоторого времени рабочего дня в расчете на суточный выпуск продукции, а в оставшееся время ГПС осуществляется при относительно уменьшенной численности обслуживающего персонала.

 

Дополнительная емкость (Е_реж), обусловленная смещенным режимом работы ГПК, рассчитывается по формуле:

 

Е_реж = В_дн*Т_о/ (Т_о+Т_б) грузовых единиц

где Т_о, Т_б – длительность периода обслуживания и безлюдного периода;

В_дн – среднедневной выпуск продукции ГПК в количестве грузовых единиц:

В_дн = Ф_дн* R / (t_шт.ср* Р) грузовых единицы

Ф_дн – дневной фонд времени работы оборудования – 24 часа;