Вопрос 2 Применение методов агрегатирования для создания средств комплексной механизации и автоматизации производства

Автоматизация производства заключается в применении комплекса приборов, машин и устройств, позволяющих управлять ходом производственных процессов без участия человека (полностью или частично).

Важнейшими предпосылками автоматизации и механизации производства являются: массовость продукции, повторяемость, непрерывность и поточность процесса и его стабильность. Все перечисленные факторы в разной мере влияют на эффективность автоматизации и механизации производственных процессов, и учет их в каждом конкретном случае является обязательным.

Однако если в массовом и крупносерийном производстве, имеющем стабильный характер, механизация и автоматизация находят весьма широкое применение, то в серийном и мелкосерийном производстве, для которого характерны многономенклатурность, более частая сменяемость изделий и непрерывное совершенствование конструкций в процессе производства, они развиты еще недостаточно. Между тем предприятиями с серийным и мелкосерийным характером производства выпускается значительная часть машиностроительной продукции.

Для решения проблемы механизации и автоматизации серийного и мелкосерийного производства потребовалось разработать методы создания легко переналаживаемых средств механизации и автоматизации производственных процессов и найти пути сокращения сроков и стоимости создания средств механизации и автоматизации.

Рассмотрим подробнее вопросы, связанные с механизацией и автоматизацией производственных процессов механической обработки деталей машин.

В настоящее время в этой области сложилось два основных направления работ:

1) оснащение машиностроительных заводов специальными автоматизированными станками и автоматическими машинами, поставляемыми станкостроительными предприятиями;

2) автоматизация существующих процессов на основе оснащения универсальных станков автоматизирующими устройствами и встраивание этих станков в поточные автоматические линии.

В области механизации и автоматизации производственных процессов и оснащения производства при создании специального автоматизированного оборудования накоплен значительный опыт, однако главным образом в массовом и крупносерийном производстве.

При малых масштабах производства, невысокой серийности выпуска и многономенклатурности специальные станки и автоматические линии, предназначенные для обработки какой-либо одной конкретной детали, в большинстве случаев не удается эффективно загрузить. При частой сменяемости объектов производства применение специальных станков и автоматических линий оригинальной конструкции неэффективно потому, что использовать их при смене изделия или изменении его конструкции чаще всего практически невозможно.

Кроме того, при существующих методах проектирования и изготовления специальных станков и автоматических линий цикл их создания и стоимость весьма значительны. Известно, что практически проектирование каждого нового специального станка, новой автоматической линии ведется как бы заново. В лучшем случае заимствуются отдельные узлы ранее спроектированного оборудования. Поэтому даже в тех случаях, когда специальные станки намного проще в конструктивном отношении, чем универсальные станки того же назначения, стоимость этих специальных станков, изготовляемых по индивидуальным проектам, значительно выше стоимости универсальных станков, выпускаемых серийно. Именно поэтому в отраслях машиностроения с серийным и мелкосерийным характером производства удельный вес специальных автоматизированных станков в общем парке металлорежущего оборудования превышает 10 - 15%.

Второе сложившееся направление механизации и автоматизации машиностроительного производства предусматривает автоматизацию существующих процессов на основе оснащения универсальных станков автоматизирующими устройствами.

В условиях невысокой серийности выпуска и частой сменяемости изделий это направление имеет преимущества. Универсальное оборудование может быть эффективно загружено даже при небольшом масштабе и многономенклатурности выпуска изделий; а также использовано при смене объекта производства. Однако эффективность этого направления механизации значительно снижается недостатками, присущими универсальному оборудованию: сравнительно низкая производительность и невысокая степень автоматизации универсального оборудования, необходимость оснащения его большим количеством дорогостоящих специальных приспособлений, невозможность автоматизации процессов обработки многих специфических деталей вследствие ограниченности рабочих зон универсального оборудования. Универсальное оборудование является оборудованием широкого назначения. Известно, что производительность специальных и специализированных станков в три, а в отдельных случаях - пять, десять и более раз выше, чем универсальных.

Повышение производительности универсального оборудования может быть достигнуто за счет оснащения его устройствами числового программного управления и промышленными роботами и манипуляторами. Однако принципиального изменения производительности универсального оборудования по сравнению со специальным эти средства автоматизации еще не обеспечивают.

Очевидно, что особенности серийного и мелкосерийного производства требуют изыскания новых методов и средств автоматизации и механизации производственных процессов. Большие перспективы в области автоматизации, в том числе и в мелкосерийном производстве, открывает направление работ по автоматизации, основанное на применении методов унификации и стандартизации, основными положениями которого являются:

- преимущественное оснащение машиностроительного производства гибкими производственными системами из специализированных переналаживаемых станков и автоматических линий, которые могут быть эффективно использованы в условиях любой серийности выпуска и частой сменяемости или изменения конструкций изделий;

- создание станков и автоматических линий методом агрегатирования и широкая стандартизация и унификация конструктивных элементов (деталей, узлов, агрегатов, модулей);

- компоновка необходимых машиностроительным заводам специальных и специализированных станков и автоматических линий (в том числе самих заводов - потребителей оборудования) из стандартизованных и унифицированных элементов, выпускаемых станкостроительными предприятиями.

Оснащение машиностроительного производства обеспечивает эффективную загрузку автоматизированного оборудования даже при небольшой серийности выпуска продукции. Возможность быстро переналаживать специализированное оборудование придает производству гибкий, мобильный характер, облегчает и ускоряет подготовку и освоение производства новых изделий.

Эффективно применение специализированного оборудования при механической обработке большинства типовых деталей, многократно повторяющихся в различных вариантах в конструкциях многих изделий. В различных отраслях машиностроения удельный вес типовых деталей составляет от 65 до 80 %. В условиях типизации технологических процессов обработки типовых деталей и концентрации изготовления этих деталей на определенных производственных участках возможности насыщения машиностроительного производства специализированными станками, в том числе станками с числовым программным управлением, и автоматическими линиями практически очень большие.

Предварительный анализ, проведенный на основе классификации деталей и типовых технологических процессов, показал, что можно увеличить удельный вес специализированного металлорежущего оборудования в механических цехах машиностроительных заводов с мелкосерийным характером производства до 40 % и более от общей численности станочного парка. По предварительным подсчетам, это позволит снизить трудоемкость механической обработки деталей изделий и высвободить производственные площади, которые могут быть использованы для расширения производства.

Проведение широкой программы механизации и автоматизации производственных процессов, в особенности в мелкосерийном производстве, требует повышения роли самих предприятий в создании необходимых им станков и автоматических линий, а это возможно только на базе широкой стандартизации элементов оборудования и организации централизованного изготовления этих элементов.

Опыт работы по созданию агрегатных станков и автоматических линий, накопленный станкостроителями, позволяет утверждать, что стандартизацией может быть охвачено большинство элементов конструкции оборудования.

Важнейшим преимуществом агрегатных станков из стандартных, элементов является также возможность быстрой их перекомпоновки. При смене объекта производства станки разбираются, и из тех же стандартных элементов собираются новые компоновки станков.

Если все этапы создания специальных станков оригинальной конструкции осуществляются последовательно и приступить к изготовлению такого станка можно только после получения чертежей нового изделия, для которого этот станок предназначается, то при создании специальных и специализированных агрегатных станков этапы, связанные с проектированием и изготовлением стандартных узлов станка, как бы выносятся за цикл подготовки производства нового изделия. Заводу только остается разработать рабочую компоновку станка и собрать его из изготовленных станкостроительными заводами узлов и агрегатов. Благодаря этому и достигается большое сокращение сроков оснащения производства.