Организация гибкого автоматизированного производства

Проектирование структуры гибкого автоматизированного комплекса, полный расчет всех показателей на примере предприятия. ...

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

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).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

- 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.
Вариант компоновки АТСС
При расчете заданного варианта используется оборудование: 6 токарных станков и 1 фрезерный – 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 (Тц) 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 (Тцп) определяется с учетом перекрытия транспортно – подготовительных операций штучным временем обработки.
Тцп= tоп + tз + tтр
где tоп – операционная составляющая, определяется штучным временем (tшт) при обработке единичных предметов или произведением tшт на число деталей в кассете Р при обработке транспортными партиями;
tз – период занятости рабочего (рисунок 2 методических указаний):
tз = tобс 1 + tобс 2 + tосл 3 + tобс 4;
tтр – период занятости робота или другого транспортного средства общего использования (tтр), составляющая (рисунок 2 методических указаний):
:
tтр= tтр1+tтр2+tтр3.
Параметры tоп, tз , tтр 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 Тцп по операциям необходимо представить в таблице 5.
Структура производственного цикла для одной деталеоперации на рис.2.
Таблица 5 - Определение длительности Тцп
№ 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
112
35,65
6
153,65
80
35,65
6
121,65
16
35,65
6
57,65
2
8
96
35,65
6
137,65
80
35,65
6
121,65
48
35,65
6
89,65
3
8
96
35,65
6
137,65
48
35,65
6
89,65
32
35,65
6
73,65
4
8
112
35,65
6
153,65
64
35,65
6
105,65
16
35,65
6
57,65
5
8
112
35,65
6
153,65
64
35,65
6
105,65
16
35,65
6
57,65
6
8
80
35,65
6
121,65
64
35,65
6
105,65
32
35,65
6
73,65
7
8
128
35,65
6
169,65
32
35,65
6
73,65
16
35,65
6
57,65
8
8
128
35,65
6
169,65
80
35,65
6
121,65
64
35,65
6
105,65
9
8
96
35,65
6
137,65
64
35,65
6
105,65
48
35,65
6
89,65
10
8
80
35,65
6
121,65
48
35,65
6
89,65
32
35,65
6
73,65
11
8
112
35,65
6
153,65
48
35,65
6
89,65
32
35,65
6
73,65
12
8
96
35,65
6
137,65
32
35,65
6
73,65
16
35,65
6
57,65
Элементы производственного
цикла
Исполнитель
Длительность элемента в минуту
Компоновать тару
заготовками, инструментом
сборщик
Установить тару на
приемный стол РТ
ПР
Транспортировать
тару к приемочному столу станка
РТ
Разгрузить тару с
заготовками на стол
ПР
Наладить станок
Наладчик
Обработка деталей
на станке
Станок
Загрузить тару обработанными деталями
ПР
Транспортировать тару с деталями в зону технического контроля
РТ
Контроль
ОТК
Загрузить тару годными деталями после
контроля
ПР
Транспортировать тару
на склад
РТ
Разгрузить тару с
деталями на складе
ПР
Рисунок 2. Структура производственного цикла для 1-й детали токарной операции
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:
Енсс = Ео′ + (Енач +Ев) + Ереж = 76+14+11=101 груз.ед.
где Ео′ - емкость для хранения оборотного задела между двумя операциями с учетом количества рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела.
Ео′ = Ео * ξ
ξ - количество рабочих мест, где создается емкость для хранения оборотного задела, например:
схема расположения оборудования в АТСС, следовательно, связи между ними означают оборотный задел и равно 4 , тогда принимаем ξ = 4
Ео′ = 19*4=76 грузовых единиц
Т Т1 Ф
Т Т1
Т Т1 Ф
Емкость для хранения оборотного задела (Ео) принимается по максимуму (в курсовой работе) = 19 грузовых единиц.
Емкость для хранения деталей в ожидании начала обработки (Енач) или вывоза (Ев) за пределы ГПК должна быть предусмотрена из необходимости обеспечить немедленную загрузку – разгрузку освобождающего оборудования :
Енач +Ев = 2R грузовых единиц = 2*7 = 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 (Ереж), обусловленная смещенным режимом работы ГПК, рассчитывается по формуле:
Ереж = Вдн*То/ (То+Тб) грузовых единиц
Ереж = 16*15,12/24=11
где То, Тб – длительность периода обслуживания и безлюдного периода;
Вдн – среднедневной выпуск продукции ГПК в количестве грузовых единиц:
Вдн = Фдн* R / (tшт.ср* Р) грузовых единицы
Вдн= (24*7*60)/(46,42*8)= 16 гр.ед.
Фдн – дневной фонд времени работы оборудования – 24 часа;
tшт.ср – среднее штучное время:
tшт.ср = (∑(tшт.1+ tшт.2+ tшт.3)Ni)/Nоб мин
t штср= ((14+10+2)*2800+(12+10+6)*3400+(12+6+4)*3800+
+(14+8+2)*4200+(14+8+2)*4400+(10+8+4)*5000+
+(16+4+2)*5400+(16+10+8)*6400+(12+8+6)*7400+
+(10+6+4)*9800+(14+6+4)*14800+(12+4+2)*16000) = 23,21
83400
Так как у каждого станка по две грузовых единицы, увеличиваем в 2 раза и получаем t штср= 46,42
То= Фсм*m*Кзо часов
Тб = Фдн- То часов
где Фсм – сменный фонд времени работы обслуживающего персонала – 8 часов;
m – число смен работы ГПС в сутки – 3;
Кзо – коэффициент занятости обслуживающего персонала (расчет из пункта 2.6)
То= 8*3*0,63=15,12 ч
Тб =24-15,12 = 8,88 ч
2.6 РАСЧЕТ ЧИСЛЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА
Расчет численности персонала ГПК производится сначала раздельно для всех категорий работников, непосредственно связанных с подготовкой и изготовлением деталей, затем определяется общая численность с учетом совмещения профессий, степень их загрузки. Следующим этапом является распределение численности персонала по сменам с учетом режима функционирования ГПК (таблица 6).
Коэффициент занятости рабочих:
Кзо = Rо.р / Rо.пр.,
где Rо.р – расчетное число рабочих;
Rо.пр - принимаемое число рабочих.
Расчет численности обслуживающего персонала
Rо.см = (tз* R)/(tшт.ср*Р)
tшт.ср = (∑(tшт.1+ tшт.2+ tшт.3)Ni)/Nоб (расчет приводится в разделе 2.5)
tз – время занятости отдельных рабочих (определяется с использованием рисунка 2 по группам рабочих с 1 по 3)
1. Сборщик паллет:
Rсб.п =5*7/46,42*8=0,09
2. Комплектовщик инструмента: