Білоруський державний університет ІФОРМАТІКІ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра менеджменту
РЕФЕРАТ
На тему:
«Етапи розвитку автоматизації виробництва. Створення та експлуатація автоматичних і роторних ліній »
МІНСЬК, 2008
1. Етапи розвитку автоматизації виробництва
Автоматизація виробництва - це процес, при якому функції управління і контролю, раніше виконувалися людиною, передаються приладам та автоматичним пристроям. Автоматизація - це основа розвитку сучасної промисловості, генеральний напрямок науково-технічного прогресу. Мета автоматизації виробництва полягає в підвищенні ефективності праці, поліпшенні якості продукції, що випускається, у створенні умов для оптимального використання всіх ресурсів виробництва. Розрізняють автоматизацію виробництва: часткову, комплексну і повну.
При частковій автоматизації частину функцій управління виробництвом автоматизована, а частина виконується робітниками-операторами (напівавтоматичні комплекси). Як правило, така автоматизація здійснюється в тих випадках, коли управління процесами в наслідок їх складності або швидкоплинності практично недоступне людині.
При комплексній автоматизації всі функції управління автоматизовані, робітники-оператори тільки налагоджують техніку та контролюють її роботу (автоматичні комплекси). Комплексна автоматизація вимагає застосування таких систем машин, обладнання, допоміжної техніки, робота яких перетворює вихідні матеріали в готовий продукт без фізичного втручання людини.
Повна автоматизація виробництва - це найвищий ступінь автоматизації, яка передбачає передачу всіх функцій управління і контролю комплексно-автоматизованим виробництвом автоматичним системам управління.
Розвиток автоматизації виробництва можна умовно поділити на три етапи.
Перший етап автоматизації охоплює період часу з початку XVIII до кінця XIX століття. У 20-ті роки XVIII століття в Росії А. Нартова був розроблений автоматичний супорт для токарно-копіювального верстата. У 1765 р. російським механіком І. І. Ползуновим - творцем перших парової машини універсального призначення - був створений перший у світі промисловий автоматичний регулятор для підтримки постійного рівня води в котлі парової машини. Вимірювальний орган - поплавок, що знаходиться на поверхні води, переміщаючись, зраджував подачу рідини, що йде по трубі в котел через отвір клапана. Якщо рівень води піднімався вище покладеного, то поплавець, переміщаючись нагору, закривав клапан і подача води припинялася. У регуляторі Ползунова була реалізована ідея, що є і понині центральною в пристроях автоматичного регулювання. У 1784 р. англійським механіком Дж. Уаттом також для парової машини був розроблений відцентровий регулятор швидкості. Протягом усього XIX століття відбувалося вдосконалення регуляторів для парових машин. На першому етапі розвитку автоматизації були спроби створення автоматичних верстатів і ліній з жорсткою кінематичної зв'язком.
Слід зазначити, що розвиток автоматизації виробництва в цей період часу грунтувалося на принципах і методах класичної механіки.
Другий етап розвитку автоматизації виробництва охоплює період часу кінець XIX і середина XX століття. Цей етап пов'язаний з розвитком електротехніки та практичним використанням електрики в засобах автоматизації. Зокрема, важливе значення має винахід П. Л. Шіллнгом магнітоелектричного реле (1850 р.) - одного з основних елементів електроавтоматики, розробка Ф. М. Балюкевічем та ін в 80-х р.р. XIX сторіччя ряду пристроїв автоматичної сигналізації на залізничних транспорті, створення С.Н.Апостоловим-Бердичівським та ін першої в світі автоматичної телефонної станції.
До початку XX століття належить широкий розвиток і використання електричних систем автоматичного регулювання. Індивідуальний привід окремих робочих органів машин і введення між ними електричних зв'язків суттєво спростили кінематику машин, зробили їх менш громіздкими і більш надійними. Будучи більш гнучкими і зручними в експлуатації, електричні зв'язки дозволили створити комбіноване електричне і механічне програмне керування, що забезпечує автоматичне виконання незмірно більш складних операцій, ніж на машинах-автоматах з механічним програмним пристроєм. Для другого етапу розвитку автоматизації характерна поява електронно-програмного управління: були створені верстати з числовим програмним управлінням, обробні центри та автоматичні лінії, що містять як компонента обладнання з програмним управлінням.
Сорокові-п'ятдесяті роки XX століття ознаменувалися початком бурхливого розвитку радіоелектроніки. Електронні пристрої забезпечують більш високі швидкодії, чутливість, точність і надійність автоматичних систем. Настав третій етап розвитку автоматизації з широким використанням керуючих ЕОМ, які для кожного моменту часу розраховують оптимальні режими технологічного процесу і виробляють керуючі команди з усіх автоматизуються операціями.
Переходом до третього етапу розвитку автоматизації послужили нові можливості ЧПУ, засновані на застосуванні мікропроцесорної техніки, що дозволило створювати принципово нову систему машин, в якій поєднувалися б висока продуктивність автоматичних ліній з вимогами гнучкості виробничого процесу. Сучасні мікроелектроніка та ЕОМ дозволяють досягти вищого рівня автоматизації.
2. Організаційно-технічні особливості створення та експлуатації автоматичних ліній
Подальшим розвитком потокового виробництва є його автоматизація, що поєднує безперервність виробничих процесів з автоматичним їх виконанням. Автоматизація виробництва в машинобудуванні і радіоелектронному приладобудуванні (РЕП) розвивається в напрямку створення верстатів, автоматів, напівавтоматів і агрегатів з ЧПУ автоматизованих і автоматичних потокових ліній, автоматизованих і автоматичних ділянок, цехів і навіть заводів.
Автоматична лінія (АЛ) - це система узгоджено працюючих і автоматично керованих верстатів (агрегатів), транспортних засобів і контрольних механізмів, розміщених по ходу технологічного процесу, за допомогою яких проводиться обробка деталей або складання виробів за заздалегідь заданому технологічному процесу в строго певний час (такт АЛ).
Роль робітника на АЛ зводиться лише до спостереження за роботою лінії, налагодження та підналагодження окремих механізмів, а іноді до подачі заготовки на першу операцію і зняттю готового виробу на останньої операції. Це дозволяє робітнику управляти значним числом машин і механізмів.
Згідно з функціональним призначенням АЛ можуть бути механообробних, механоскладальних, складальними, заготівельними, контрольно-вимірювальними, пакувальними і ін
Основним параметром (ВПП) АЛ є продуктивність. Продуктивність лінії вважають за продуктивністю останнього випускного верстата. Розрізняють: 1) технологічну, 2) циклову, 3) фактичну, 4) потенційну продуктивність лінії.
Технологічна продуктивність визначається за формулою
де
Циклова продуктивність розраховується за формулою
де
Для більшості автоматичних ліній тривалість робочого циклу і всіх його елементів залишається незмінною в процесі роботи машини, тому технологічна та циклова продуктивності є постійними величинами. У реальних умовах періоди безперебійної роботи робочої машини АЛ чергуються з простоями, викликаними різними організаційними причинами. Внаслідок цього фактична продуктивність АЛ визначається за формулою
де
де
де t тих - час, що витрачається на технічне обслуговування, пов'язане з регулюванням механізмів, підналагодження і поточним ремонтом обладнання, зміною інструменту та ін; t орг - час, що витрачається на організаційне обслуговування, обумовлене зовнішніми причинами, функціонально несвязанное і незалежну від конструкції АЛ (це відсутність заготовок, несвоєчасний прихід і відхід робітника, шлюб попередніх операцій і ін.)
З урахуванням втрат часу тільки з причин технічного обслуговування визначається потенційна продуктивність АЛ.
Технічний рівень АЛ (коефіцієнт технічного використання) визначається за формулою
Організаційно-технічний рівень (коефіцієнт загального використання) АЛ визначається за формулою
Найважливішим календарно-плановим нормативом АЛ, що характеризує рівномірність випуску продукції є такт (або ритм потоку). Він визначається сумарним часом обробки виробу (
АЛ з гнучким зв'язком оснащуються, як правило, незалежним міжопераційних транспортом, що дозволяє передавати деталі з операції на операцію незалежно від іншої. Після кожної операції на лінії створюється бункерное пристрій (магазин) для накопичення міжопераційного заділу, за рахунок якого здійснюється безперервна робота верстатів.
3. Організаційно-технічні особливості створення та експлуатації роторних ліній
Різновидом комплексних АЛ є роторні автоматичні лінії (РАЛ).
РАЛ являє собою комплекс робочих машин (роторів), транспортних машин (роторів), приладів, об'єднаних єдиною системою автоматичного управління, в якій одночасно з обробкою заготівлі переміщаються по дугах кіл робочих роторів спільно з впливають на них робочими інструментами.
Робітники і транспортні ротори знаходяться в жорсткій кінематичного зв'язку і мають синхронне обертання.
Робочий ротор представляє собою жорстку систему, на периферії якого на рівній відстані один від одного монтуються робочі інструменти в швидко-знімних блоках і робочі органи, що повідомляють інструментам необхідні рухи. Кожен інструмент на різних ділянках свого шляху здійснює всі необхідні елементи руху для виконання операції. Для малих зусиль застосовуються механічні виконавчі органи, для великих - гідравлічні (наприклад, штоки гідравлічних силових циліндрів).
Інструмент, як правило, монтується комплексно в блоках, сполучених з виконавчими органами робочого ротора переважно тільки осьової зв'язком, що забезпечує можливість швидкої заміни блоків.
На периферії транспортних роторів на рівній відстані один від одного встановлюються заготовки для виготовлення деталей або складальні одиниці для складання виробів. Транспортні ротори беруть, транспортують і передають вироби (заготовки) на робочі ротори. Вони являють собою барабани чи диски, оснащені несучими органами.
Для передачі виробів між робітниками роторами з різними кроковими відстанями або різним становищем предметів обробки транспортні ротори можуть змінювати кутову швидкість і положення в просторі транспортуються предметів.
Робітники і транспортні ротори з'єднуються в лінії загальним синхронним приводом, що переміщує кожен ротор на один крок за час, відповідне такту лінії (
На РАЛ можна одночасно обробляти кілька типорозмірів деталей схожою технологією, тобто вони можуть застосовуватися як багатопредметні лінії і не тільки в масовому, але і в серійному виробництві. В даний час широко застосовуються для виробництва радіодеталей, штампованих деталей, для розфасовки, упаковки та ін видів робіт.
Основними календарно-плановими нормативами РАЛ є:
1. Такт роторної лінії, він визначається часом переміщення заготовки та інструменту на відстань (
де
де
Окружні швидкості двох роторів (робочого та транспортного) завжди повинні бути рівні, це забезпечує точність позиціонування
де
2. Тривалість виробничого циклу обробки заготовки визначається довжиною шляху
Тривалість циклу участі в процесі робочого інструмента
де
Складовими елементами тривалості циклу є сума інтервалів, пов'язаних з поворотом робочого ротора на певний кут
де
Період холостого ходу, відповідний куті
3. Циклова продуктивність роторної машини (два ротори робочий і транспортний) визначається за формулою
де
Циклова продуктивність РАЛ визначається по формулі як величина зворотна такту,
Фактична продуктивність роторної лінії визначається за формулою
де
РАЛ відрізняються певним рівнем гнучкості і дозволяють отримувати досить високі техніко-економічні показники. Наприклад, у порівнянні з окремими автомата не роторного типу скорочується виробничий цикл в 10-15 разів; зменшуються міжопераційні заділи в 20-25 разів; вивільняються виробничі площі; знижується трудомісткість і собівартість продукції; капітальні витрати окупаються за 1-3 роки.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гнучкі автоматизовані виробництва в галузях промисловості. Кн.7 / Под ред. І. М. Макарова. - М.: Вища школа, 1986. - 176 с.
2. Новицький Н.І. Організація виробництва на підприємствах. Навчально-методичний посібник. - М.: Фінанси і статистика, 2002 - 392 с.
3. Організація виробництва й керування підприємством. Навчальний посібник / За ред. О. Г. Туровця. - М.: ИНФРА-М, 2002. - 350 с.
Кафедра менеджменту
РЕФЕРАТ
На тему:
«Етапи розвитку автоматизації виробництва. Створення та експлуатація автоматичних і роторних ліній »
МІНСЬК, 2008
1. Етапи розвитку автоматизації виробництва
Автоматизація виробництва - це процес, при якому функції управління і контролю, раніше виконувалися людиною, передаються приладам та автоматичним пристроям. Автоматизація - це основа розвитку сучасної промисловості, генеральний напрямок науково-технічного прогресу. Мета автоматизації виробництва полягає в підвищенні ефективності праці, поліпшенні якості продукції, що випускається, у створенні умов для оптимального використання всіх ресурсів виробництва. Розрізняють автоматизацію виробництва: часткову, комплексну і повну.
При частковій автоматизації частину функцій управління виробництвом автоматизована, а частина виконується робітниками-операторами (напівавтоматичні комплекси). Як правило, така автоматизація здійснюється в тих випадках, коли управління процесами в наслідок їх складності або швидкоплинності практично недоступне людині.
При комплексній автоматизації всі функції управління автоматизовані, робітники-оператори тільки налагоджують техніку та контролюють її роботу (автоматичні комплекси). Комплексна автоматизація вимагає застосування таких систем машин, обладнання, допоміжної техніки, робота яких перетворює вихідні матеріали в готовий продукт без фізичного втручання людини.
Повна автоматизація виробництва - це найвищий ступінь автоматизації, яка передбачає передачу всіх функцій управління і контролю комплексно-автоматизованим виробництвом автоматичним системам управління.
Розвиток автоматизації виробництва можна умовно поділити на три етапи.
Перший етап автоматизації охоплює період часу з початку XVIII до кінця XIX століття. У 20-ті роки XVIII століття в Росії А. Нартова був розроблений автоматичний супорт для токарно-копіювального верстата. У 1765 р. російським механіком І. І. Ползуновим - творцем перших парової машини універсального призначення - був створений перший у світі промисловий автоматичний регулятор для підтримки постійного рівня води в котлі парової машини. Вимірювальний орган - поплавок, що знаходиться на поверхні води, переміщаючись, зраджував подачу рідини, що йде по трубі в котел через отвір клапана. Якщо рівень води піднімався вище покладеного, то поплавець, переміщаючись нагору, закривав клапан і подача води припинялася. У регуляторі Ползунова була реалізована ідея, що є і понині центральною в пристроях автоматичного регулювання. У 1784 р. англійським механіком Дж. Уаттом також для парової машини був розроблений відцентровий регулятор швидкості. Протягом усього XIX століття відбувалося вдосконалення регуляторів для парових машин. На першому етапі розвитку автоматизації були спроби створення автоматичних верстатів і ліній з жорсткою кінематичної зв'язком.
Слід зазначити, що розвиток автоматизації виробництва в цей період часу грунтувалося на принципах і методах класичної механіки.
Другий етап розвитку автоматизації виробництва охоплює період часу кінець XIX і середина XX століття. Цей етап пов'язаний з розвитком електротехніки та практичним використанням електрики в засобах автоматизації. Зокрема, важливе значення має винахід П. Л. Шіллнгом магнітоелектричного реле (1850 р.) - одного з основних елементів електроавтоматики, розробка Ф. М. Балюкевічем та ін в 80-х р.р. XIX сторіччя ряду пристроїв автоматичної сигналізації на залізничних транспорті, створення С.Н.Апостоловим-Бердичівським та ін першої в світі автоматичної телефонної станції.
До початку XX століття належить широкий розвиток і використання електричних систем автоматичного регулювання. Індивідуальний привід окремих робочих органів машин і введення між ними електричних зв'язків суттєво спростили кінематику машин, зробили їх менш громіздкими і більш надійними. Будучи більш гнучкими і зручними в експлуатації, електричні зв'язки дозволили створити комбіноване електричне і механічне програмне керування, що забезпечує автоматичне виконання незмірно більш складних операцій, ніж на машинах-автоматах з механічним програмним пристроєм. Для другого етапу розвитку автоматизації характерна поява електронно-програмного управління: були створені верстати з числовим програмним управлінням, обробні центри та автоматичні лінії, що містять як компонента обладнання з програмним управлінням.
Сорокові-п'ятдесяті роки XX століття ознаменувалися початком бурхливого розвитку радіоелектроніки. Електронні пристрої забезпечують більш високі швидкодії, чутливість, точність і надійність автоматичних систем. Настав третій етап розвитку автоматизації з широким використанням керуючих ЕОМ, які для кожного моменту часу розраховують оптимальні режими технологічного процесу і виробляють керуючі команди з усіх автоматизуються операціями.
Переходом до третього етапу розвитку автоматизації послужили нові можливості ЧПУ, засновані на застосуванні мікропроцесорної техніки, що дозволило створювати принципово нову систему машин, в якій поєднувалися б висока продуктивність автоматичних ліній з вимогами гнучкості виробничого процесу. Сучасні мікроелектроніка та ЕОМ дозволяють досягти вищого рівня автоматизації.
2. Організаційно-технічні особливості створення та експлуатації автоматичних ліній
Подальшим розвитком потокового виробництва є його автоматизація, що поєднує безперервність виробничих процесів з автоматичним їх виконанням. Автоматизація виробництва в машинобудуванні і радіоелектронному приладобудуванні (РЕП) розвивається в напрямку створення верстатів, автоматів, напівавтоматів і агрегатів з ЧПУ автоматизованих і автоматичних потокових ліній, автоматизованих і автоматичних ділянок, цехів і навіть заводів.
Автоматична лінія (АЛ) - це система узгоджено працюючих і автоматично керованих верстатів (агрегатів), транспортних засобів і контрольних механізмів, розміщених по ходу технологічного процесу, за допомогою яких проводиться обробка деталей або складання виробів за заздалегідь заданому технологічному процесу в строго певний час (такт АЛ).
Роль робітника на АЛ зводиться лише до спостереження за роботою лінії, налагодження та підналагодження окремих механізмів, а іноді до подачі заготовки на першу операцію і зняттю готового виробу на останньої операції. Це дозволяє робітнику управляти значним числом машин і механізмів.
Згідно з функціональним призначенням АЛ можуть бути механообробних, механоскладальних, складальними, заготівельними, контрольно-вимірювальними, пакувальними і ін
Основним параметром (ВПП) АЛ є продуктивність. Продуктивність лінії вважають за продуктивністю останнього випускного верстата. Розрізняють: 1) технологічну, 2) циклову, 3) фактичну, 4) потенційну продуктивність лінії.
Технологічна продуктивність визначається за формулою
де
Циклова продуктивність розраховується за формулою
де
Для більшості автоматичних ліній тривалість робочого циклу і всіх його елементів залишається незмінною в процесі роботи машини, тому технологічна та циклова продуктивності є постійними величинами. У реальних умовах періоди безперебійної роботи робочої машини АЛ чергуються з простоями, викликаними різними організаційними причинами. Внаслідок цього фактична продуктивність АЛ визначається за формулою
де
де
де t тих - час, що витрачається на технічне обслуговування, пов'язане з регулюванням механізмів, підналагодження і поточним ремонтом обладнання, зміною інструменту та ін; t орг - час, що витрачається на організаційне обслуговування, обумовлене зовнішніми причинами, функціонально несвязанное і незалежну від конструкції АЛ (це відсутність заготовок, несвоєчасний прихід і відхід робітника, шлюб попередніх операцій і ін.)
З урахуванням втрат часу тільки з причин технічного обслуговування визначається потенційна продуктивність АЛ.
Технічний рівень АЛ (коефіцієнт технічного використання) визначається за формулою
Організаційно-технічний рівень (коефіцієнт загального використання) АЛ визначається за формулою
Найважливішим календарно-плановим нормативом АЛ, що характеризує рівномірність випуску продукції є такт (або ритм потоку). Він визначається сумарним часом обробки виробу (
АЛ з гнучким зв'язком оснащуються, як правило, незалежним міжопераційних транспортом, що дозволяє передавати деталі з операції на операцію незалежно від іншої. Після кожної операції на лінії створюється бункерное пристрій (магазин) для накопичення міжопераційного заділу, за рахунок якого здійснюється безперервна робота верстатів.
3. Організаційно-технічні особливості створення та експлуатації роторних ліній
Різновидом комплексних АЛ є роторні автоматичні лінії (РАЛ).
РАЛ являє собою комплекс робочих машин (роторів), транспортних машин (роторів), приладів, об'єднаних єдиною системою автоматичного управління, в якій одночасно з обробкою заготівлі переміщаються по дугах кіл робочих роторів спільно з впливають на них робочими інструментами.
Робітники і транспортні ротори знаходяться в жорсткій кінематичного зв'язку і мають синхронне обертання.
Робочий ротор представляє собою жорстку систему, на периферії якого на рівній відстані один від одного монтуються робочі інструменти в швидко-знімних блоках і робочі органи, що повідомляють інструментам необхідні рухи. Кожен інструмент на різних ділянках свого шляху здійснює всі необхідні елементи руху для виконання операції. Для малих зусиль застосовуються механічні виконавчі органи, для великих - гідравлічні (наприклад, штоки гідравлічних силових циліндрів).
Інструмент, як правило, монтується комплексно в блоках, сполучених з виконавчими органами робочого ротора переважно тільки осьової зв'язком, що забезпечує можливість швидкої заміни блоків.
На периферії транспортних роторів на рівній відстані один від одного встановлюються заготовки для виготовлення деталей або складальні одиниці для складання виробів. Транспортні ротори беруть, транспортують і передають вироби (заготовки) на робочі ротори. Вони являють собою барабани чи диски, оснащені несучими органами.
Для передачі виробів між робітниками роторами з різними кроковими відстанями або різним становищем предметів обробки транспортні ротори можуть змінювати кутову швидкість і положення в просторі транспортуються предметів.
Робітники і транспортні ротори з'єднуються в лінії загальним синхронним приводом, що переміщує кожен ротор на один крок за час, відповідне такту лінії (
На РАЛ можна одночасно обробляти кілька типорозмірів деталей схожою технологією, тобто вони можуть застосовуватися як багатопредметні лінії і не тільки в масовому, але і в серійному виробництві. В даний час широко застосовуються для виробництва радіодеталей, штампованих деталей, для розфасовки, упаковки та ін видів робіт.
Основними календарно-плановими нормативами РАЛ є:
1. Такт роторної лінії, він визначається часом переміщення заготовки та інструменту на відстань (
де
де
Окружні швидкості двох роторів (робочого та транспортного) завжди повинні бути рівні, це забезпечує точність позиціонування
де
2. Тривалість виробничого циклу обробки заготовки визначається довжиною шляху
Тривалість циклу участі в процесі робочого інструмента
де
Складовими елементами тривалості циклу є сума інтервалів, пов'язаних з поворотом робочого ротора на певний кут
де
Період холостого ходу, відповідний куті
3. Циклова продуктивність роторної машини (два ротори робочий і транспортний) визначається за формулою
де
Циклова продуктивність РАЛ визначається по формулі як величина зворотна такту,
Фактична продуктивність роторної лінії визначається за формулою
де
РАЛ відрізняються певним рівнем гнучкості і дозволяють отримувати досить високі техніко-економічні показники. Наприклад, у порівнянні з окремими автомата не роторного типу скорочується виробничий цикл в 10-15 разів; зменшуються міжопераційні заділи в 20-25 разів; вивільняються виробничі площі; знижується трудомісткість і собівартість продукції; капітальні витрати окупаються за 1-3 роки.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гнучкі автоматизовані виробництва в галузях промисловості. Кн.7 / Под ред. І. М. Макарова. - М.: Вища школа, 1986. - 176 с.
2. Новицький Н.І. Організація виробництва на підприємствах. Навчально-методичний посібник. - М.: Фінанси і статистика, 2002 - 392 с.
3. Організація виробництва й керування підприємством. Навчальний посібник / За ред. О. Г. Туровця. - М.: ИНФРА-М, 2002. - 350 с.