Организационно-технические особенности создания и эксплуатации роботизированных технологических комплексов

Промышленные роботы – механическая система, включающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы, средства передвижения. С помощью ПР возможно объединение технологического оборудования в отдельные роботизированные технологические комплексы (РТК) различного масштаба, не связанные жестко по планировке и числу комплектующих агрегатов.

Отличием робототехники от традиционных средств автоматизации является их широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность).

ПР – это перепрограммируемая автоматическая машина, применяемая в производственном процессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

Роботы первого поколения (автоматические манипуляторы), как правило, работают по заранее заданной “жесткой” программе.

Роботы второго поколения оснащены системами адаптивного управления, представленными различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением т.д.) и программами обработки сенсорной информации.

Роботы третьего поколения обладают искусственным интеллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Классификация РТК по типу роботизированного подразделения основывается на количественной характеристике выполняемых комплексом технологических операций.

Простейшим типом РТК, который лежит в основе все более крупных РТК, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое количество технологических операций.

Более крупным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он выполняет ряд технологических операций (включает несколько единиц РТЯ). Если операции осуществляются в едином технологическом процессе на последовательно расположенном оборудовании, комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию (РТЛ).

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных складов и связывающих их транспортных ПР.

В зависимости от вида роботизированного производственного процесса РТК могут быть предназначены для получения заготовок, обработки деталей, выполнения процессов сборки либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортно-перегрузочных операций.

При проектировании РТК выделяются два этапа: на первом этапе рассматриваются проблемы анализа производства, выбираются объекты роботизации, вид движения деталей и т.д.; на втором этапе осуществляется непосредственное проектирование РТК, формируется структура, определяется количество и характеристики ПР и технологического оборудования, составляются и отлаживаются алгоритмы и программные системы управления РТК.

Компоновочные варианты РТК зависят от решаемых технологических задач, уровня автоматизации, количества и типажа ПР и т.д. Как правило, компоновочные варианты РТК основываются на принципах индивидуального и группового обслуживания оборудования ПР.

Индивидуальное обслуживание – ПР встраивается в технологическое оборудование; размещается рядом с оборудованием; несколько ПР обслуживают единицу оборудования (рис. 9.1, а, б, в).

Групповое обслуживание – ПР обслуживает несколько единиц технологического оборудования. Имеется два варианта компоновки: 1) линейное расположение оборудования (рис. 9.1, г), 2) круговое расположение оборудования (рис. 9.1, д).

Выбор оптимальных параметров и рациональных конструкторских решений в период проектирования РТК производится с учетом ряда организационно-экономических факторов: производительности РТК, обеспечения надежности его работы, эффективности функционирования и др. Проектную потенциальную производительность РТЯ можно определить по формуле

где - число деталей, обрабатываемых за цикл; -- цикл работы РТЯ ( ); -- время работы без перерывов за ; - величина простоев, связанных с регулировкой, со сменой и подналадкой инструмента, отказами устройств РТЯ и т.д.

1– промышленный робот (ПР);

2 – технологическое оборудование (ТО);

3 - конвейер;

4 - устройство числового программного управления (ЧПУ);

5 –магазин инструмента (МИ);

6 - питатель заготовками (П);

7 – стол (С);

8 – автоматизированная складская система (АСС);

9 – робоэлектрокар (РЭК); 10 – накопитель деталей (Н).

Фактическая производительность РТК может быть определена по формуле

К_О.Т.ИС – коэффициент, учитывающий внецикловые потери рабочего времени (на техническое и организационное обслуживание).

РТЛ с гибкой межпозиционной связью располагает на входе и выходе бункерными устройствами, а РТЛ с жесткой межпозиционной связью бункерных накопителей не имеет, и все роботизированные технические ячейки линии должны функционировать синхронно в одном ритме, так как выход из строя любого агрегата или его элемента ведет к остановке роботизированной технологической линии. Исходя из этого при расчете производительности РТЛ необходимо рассчитывать коэффициент технического использования РТЛ. Расчет производится по формуле

, (9.21)

- коэффициент собственных внецикловых потерь РТЛ, образованных суммой потерь времени у всех составляющих элементов РТЛ. Тогда производительность РТЛ можно определить по формуле

(9.22)

При решении организационно-экономических проблем использования РТК особенно важно обеспечить необходимый уровень надежности. Этот комплексный показатель ПР можно определить по формуле

(9.23)

где - время, затрачиваемое на техническое и организационное обслуживание РТК в плановый период (час, смена); - наработка ПР на отказ за плановый период; - среднее время восстановления работоспособности РТК.

Повышение надежности РТК позволяет снизить потери времени на ППР и ликвидацию аварийных отказов, а также уменьшить затраты на все виды ремонта и технического обслуживания оборудования. Обеспечение ритмичности производственного процесса в условиях РТК и синхронизация операций является одной из сложных организационных задач. Для РТК устанавливают величину усредненного такта (ритма) и за счет группирования и подбора операций обеспечивают равенство или кратность между продолжительностью операций и ,определяется такт по формуле:

, (9.24)

где - штучное время на i-й операции; -- количество i-х РТЯ.

В результате синхронизации обеспечивается минимум простоя основного оборудования РТК, увеличивается его производительность и эффективность.