Организация гибкого автоматизированного производства. 4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «ЭКОНОМИКА И  МЕНЕДЖМЕНТ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 «ОРГАНИЗАЦИЯ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. группы ИЭУ34

Ферзиллаев А.Р.

Проверил: преподаватель 

Дьяченко Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов - на - Дону

2012 г.

 

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Комплексная автоматизация  производства является одним из основных направлений технической политики в нашей стране. Целью комплексной автоматизации является ускорение темпов повышения производительности труда, улучшение качества продукции и повышение ее конкурентоспособности, сокращение создания новых изделий. Важным направлением единой технической политики является широкое использование информационных технологий, а также создание высокопроизводительного и высокоэффективного производства, обладающего возможностью быстрой переналадки при переходе с управления одного типа изделия на другой, т.е. создание гибких производственных систем (ГПС). В настоящее время наметились тенденции создания виртуальных производственных систем на базе распределенных производственных систем. Широкое использование информационных технологий робототехники, станков с ЧПУ, систем управления производственными объектами во многом способствует повышению эффективности производственных систем в машиностроении.

Высшей формой поточного  производства является автоматизированное производство, где сочетаются основные признаки поточного производства с его автоматизацией. В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль над их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования. При частичной автоматизации рабочий полностью освобождается от работ, связанных с выполнением технологических процессов. В транспортных, контрольных операциях при обслуживании оборудования, в процессе установки — полностью или частично сокращается ручной труд.. Одним из основных направлений является комплексная автоматизация на основе использования станков с числовым программным управлением (ЧПУ), роботизированных комплексов (РТК), гибких производственных систем (ГПС).

При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:

- всего разнообразия  изготовляемых деталей в группы  обработки;

- оборудования и материальных потоков;

- процессов создания  и производства изделий от  идеи до готовой продукции;

- обслуживания в единую  систему;

- управления на основе  системы УВМ, банков данных, пакетов  прикладных программ, САПР, АСУ;

- потоков информации  для принятия решения о наличии  и применении материалов, заготовок,  изделий, а также средств отображения информации;

- персонала за счет  слияния профессий (конструктор-технолог-программист  - организатор).

Высшей формой ГПС  является гибкое автоматизированное производство (ГАП), позволяющее в условиях серийного  и даже единичного выпуска продукции  осуществлять техническую и организационно-плановую подготовку производства,  обработку детали, переналадку оборудования, контроль качества продукции, перемещение, хранение и учет предметов труда, уборку стружки и другие функции в автоматизированном режиме. Практически при отсутствии человека в непосредственной зоне технологического процесса.

Одна из первичных  форм ГАП – гибкий производственный комплекс (ГПК), предназначенный для  обработки на участке цеха определенной номенклатуры изделий с частичной  автоматизацией вышеприведенных функций.

При создании ГПК важное место занимают вопросы проектирования организации производства, решение  которых может обеспечить эффективное  функционирование комплекса при  наиболее полном использовании дорогостоящего оборудования, высоком уровне производительности труда.

 

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Задание

Введение

1 Общая характеристика  и назначение ГПК

2 Проектирование  функциональной структуры ГПК

2.1 Расчет потребного  количества и загрузки основного  технологического оборудования

2.2 Определение  состава подъемно - транспортных  средств,

промышленных  роботов (ПР)

2.3. Обоснование  схемы автоматизированной транспортно-складской  системы (АТСС) и общей компоновки  ГПК

2.4 Проектирование  циклов обработки

2.5. Расчет  емкости накопительной - складской системы (НСС)

2.6. Расчет  численности обслуживающего персонала

3 Проектирование  организации функционирования  ГПК

3.1 Обоснование  режима работы ГПК

3.2 Оперативное  планирование производства в  ГПК

3.3. Организация  технической подготовки и обслуживания производства в ГПК

3.4  Организация  управления и обоснование численности  персонала ГПК

Список использованной литературы

 

 

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАНИЯ  НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Выполнил студент_____________________

Группа________________________

Вариант

Размер транспортной партии

№ детали

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Годовой выпуск деталей, тыс. шт.

Трудоемкость операций в мин.

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

Т

Т1

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Во введении на основании  дополнительной литературы, курса лекций, практического опыта студент  должен раскрыть:

- основные задачи развития  ГАП в машиностроении;

- предпосылки и условия  его эффективного применения;

- роль организационного  проектирования в создании ГАП;

- применение ГАП в  России.

 

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  И НАЗНАЧЕНИЕ ГПК

 

В состав данного раздела  входит:

- характеристика обрабатываемых  деталей (годовая программа выпуска деталей, номенклатура, время обработки деталей, технологические особенности обработки в ГПК);

- характеристику применяемого  технологического оборудования и подъемно-транспортных средств;

- обобщенное описание  функционирования ГПК;

- схема движения обрабатываемых  деталей, особенности их складирования;

- эффективность применения ГПС.

Раздел оформляется  и готовиться на основании теоретического материала и на основе результатов  проектирования проведенных студентом  в последующих разделах курсовой работы.

Таблица 1 – Характеристика промышленных роботов

Модель робота	Грузоподъемность, кг	Максимальный радиус зоны обслуживания, мм	Габаритные  размеры, мм	Масса, кг
1. Для обслуживания металлорежущего  оборудования
Р-505	10	1525	-	500
СМ40 Ц.	40	1000	-	2000
СМ 40 Ф2.	40	1000	-	2000
Универсал 60.01	60	2044	-	2340
Универсал 60.02	60	2105	-	2400
ЛМ 40Ц	40	1885	-	740
РПМ-25.01÷02	25	1750	-	1000
Ритм-01.01÷0.2	0,1	660	-	30
ПР-5	5	1380	600	380
КМ 10 Ц.42.03	10	2314	-	930
Циклон 5.01÷0.2	10	1560	-	460
Универсал-5.02	5	1500	-	610
РР-16Р	16	2000	-	813
РС – 25П	25	-	3100	2850
СМ 40 Ф2.08.01	40	1900	104	3400
А-91	60	600	2900	90
СМ 80 Ц.25.01А	80	-	3600	2220
УМ 160 Ф2.81.01	160	2300	16х103	6500
2. Для транспортировки и складирования
Универсал -15	15,4	2044	-	2300
МАН-63С	63	1495	-	1050
М2ОЦ	20	1020	-	1450
094.0069	25	-	1170х5000	180
РА-12	3	-	2000х700	300
МП-5	15	1100	-	400
ТРТ-1-250	250	-	1645х2310	550

 

 

 

Таблица 2 – Группировка деталей и моделей токарных станков в ГПК

Типоразмер детали на выбор (диски, фланцы, втулки)	Предельные параметры детали			Модели  станка
	Диаметр, мм	Длинна, мм	Масса, мм
1Д	160	100	10	КТ-141
2Д	250	200	40	1П717Ф3 1725МФ3 16616Ф3 1734ФЗ
3Д	320	250	80	1740РФ3 16К20Т1
4Д	400	320	160	16К20Ф3 1П752МФ3 1П756ДФ3

 

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ  СТРУКТУРЫ ГПК

 

Обоснование проектирования структуры ГПК. Основано на выводах сделанных по результатам расчетов, проводимых в разделах (2.1 – 2.5).

 

2.1 Расчет  потребного количества и загрузки  основного технологического оборудования

 

При выборе оборудования, используемого в ГАП, необходимо предусмотреть возможности его стыковки с промышленными роботами и модернизации под адаптивный контроль технологического процесса.

Исходя из операций, предусмотренных  для обработки заданной номенклатуры деталей, устанавливаем, что модуль обработки проектируемого гибкого комплекса должен включать токарные и фрезерные станки.

Количество потребного оборудования определяется в два  этапа: предварительно – на основе данных о трудоемкости, годовой программы  и окончательно – с учетом графика загрузки оборудования.

Предварительное количество обрабатывающего оборудования рассчитывается по формуле:

 

где

t_штi – штучное время, мин;

N_i – годовая программа изготовления детали, шт.;

Р_i – транспортная партия или емкость кассеты, (таблица 1) шт.;

t_з.р- время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля (таблица 2) мин;

t_нал – время наладки оборудования на новую операцию t_нал= t_шт+(10÷20) мин;

N_i / n_i – принимаем равным 12.

F_д – годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования в 3 смены (342900 минут).

 

  

 

   

   

     

   

   

   

   

   

   

   

∑                                                                               ∑

 

      

   

       

       

       

      

∑                                              

 

Коэффициент загрузки (К_з) оборудования определяется по операциям как отношение расчетного количества (R_р) к принимаемому (R_пр):

 

К_з =R_р /R_пр

К_з.т =2,38 /3=0,79

К_з.т1 =1,42 /2=0,71

К_з.ф =0,8 /1=0,8

 

 

Таблица 3 – Размер транспортной партии (емкость кассеты)

Размер тары	Размер транспортной партии, шт. (Р)
1600х1000	8
1200х800	12
1200х1200	12
1600х1000	20
1600х1200	32
1400х1200	54
1600х800	60
1600х1600	72

 

Таблица 4 – Время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля очередной деталью

Размер транспортной партии (кассеты), шт. (Р)	tз.р (кассеты с деталями), мин.
8	0,5
12	0,5
20	1,0
32	1,5
54	3
60	2
72	3

 

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                                     t₁=3,07/6,67=0,46

где l₁- длина, м

v – скорость м/мин

(l₁= 3,07м     v= 10м за 1,5 мин)

2. Снятия грузовой единицы

t₂=0,4

3. Установления новой  грузовой единицы 

t₃=0,5

4. Подвода РТ к станку 

t₄= t₁=0,46             l₄= 14,13м                          

5. Снятия грузовой  единицы

t₅= t₂=0,4

6. Установления грузовой единицы

t₆= t₃=0,5

Расчет трудоемкости по операциям:            

Первая операция

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

t_тр1=(3,07/6,67*1,5+0,5+0,4)*2*3=9,54

Вторая операция

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

 

t_тр2=(7,71/6,67*1,5+0,4+0,5)*2*2=10,53

 

Третья операция

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

 

t_тр3=(12,35/6,67*1,5+0,4+0,5)*2*1=7,35

 

Количество транспортных средств:

 

Коэффициент загрузки транспортных средств

К_{з тр}= R_{тр р} / R_{тр пр}

К_{з тр}=2,009/3=0,67

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 (исходя из расчетов 2.1 и 2.2).

ГПК состоит из линий, объединяющихся общей накопительной системой, каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки. (рис.1)

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.

Характеристика оборудования и ПР приведены в таблице 1,2.

Пример компоновки АТСС представлен на рисунке 1.

Габаритные размеры  АТСС в плане определяются в зависимости  от размеров тары (таблица 3). На общем  чертеже рекомендуется их указать, не соблюдая масштаб рисунка.

 

Вариант компоновки АТСС

При расчете заданного  варианта используется оборудование:

4 токарных станка и  1 фрезерный – всего 5 единиц  оборудования и 2 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=15,5+15+5+0,15=35,65

 

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

 

t_тр=1,8+1,9+2,3=6

 

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).

Определение длительности Т_цп по операциям необходимо представить в таблице 5.

Структура производственного  цикла  для одной деталеоперации на рис.2.

 

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	12	35,65	6	53,65	14	35,65	6	55,65	6	35,65	6	47,65
2	8	10	35,65	6	51,65	8	35,65	6	49,65	6	35,65	6	47,65
3	8	10	35,65	6	51,65	8	35,65	6	49,65	4	35,65	6	45,65
4	8	12	35,65	6	53,65	8	35,65	6	49,65	6	35,65	6	47,65
5	8	12	35,65	6	53,65	6	35,65	6	47,65	4	35,65	6	45,65
6	8	12	35,65	6	53,65	6	35,65	6	47,65	4	35,65	6	45,65
7	8	12	35,65	6	53,65	6	35,65	6	47,65	4	35,65	6	45,65
8	8	16	35,65	6	57,65	6	35,65	6	47,65	8	35,65	6	49,65
9	8	14	35,65	6	55,65	8	35,65	6	49,65	2	35,65	6	43,65
10	8	10	35,65	6	51,65	6	35,65	6	47,65	4	35,65	6	45,65
11	8	12	35,65	6	53,65	8	35,65	6	49,65	4	35,65	6	45,65
12	8	12	35,65	6	53,65	8	35,65	6	49,65	2	35,65	6	43,65