ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Понятие интегрированной производственной системы

Системный подход к решению задачи комплексной автоматизации производства реализуется путем создания интегрированных производственных систем (ИПС). ИПС решает все вопросы по производству любых изделий: от автоматизированного проектирования и технологии их изготовления до автоматического управления технологическим оборудованием и выпуска готовой продукции (ГП). ИПС включает три уровня автоматизации, планирования и управления производством (рис. 1.1).

Стратегическому уровню соответствует перспективный план предприятия, создаваемый в результате прогнозирования производства на основе изучения сбыта, спроса и экономической ситуации в целом. Кроме перспективного плана, на этом уровне разрабатываются годовой и квартальный планы, а также комплекс мероприятий по управлению производством [6, 8, 2.

Тактическому уровню соответствует оперативное планирование производства с детализацией до месячного и суточного планов. Планирование производственной деятельности включает программу выпуска изделий, планы обеспечения заготовками и покупными изделиями, планы и графики обработки и сборки деталей, узлов и изделий, план технического обслуживания производственных процессов (технология, оборудование, оснастка и инструмент). На тактическом

Иерархия уровней автоматизации, планирования и управления производством

Рис. 1.1. Иерархия уровней автоматизации, планирования и управления производством

в сквозной интегрированной системе

уровне осуществляется и информационно-программное обеспечение управления производством.

Исполнительный (или командный) уровень обеспечивает сквозное управление технологическим оборудованием в реальном масштабе времени от ввоза исходных материалов (ИМ) до отгрузки готовой продукции потребителям. Управление охватывает приемку, контроль и складирование заготовок и комплектующих, механическую обработку, сборку, выходной контроль, упаковку и распределение готовой продукции по заказчикам. К исполнительному уровню относятся также вопросы, связанные с эксплуатацией инженерных сетей и охраной окружающей среды.

В основу И ПС, кроме интеграции и иерархичности структуры, положены принципы автономности, модульности, инвариантности. ИПС как комплексная производственная система функционирует в тесном взаимодействии с рядом подсистем (рис. 1.2), основными из которых являются САПР, АСТПП, АСУП и АСУ ТП, автоматизированная система диагностирования АСД технических средств, автоматизированная система контроля и испытаний АСКИ, материально-техническое обеспечение МТхО. Координированная работа всех подсистем как единого организма осуществляется центральной ЭВМ с помощью общего автоматизированного банка данных АБД. Соглас-

Схема взаимодействия основных подсистем И ПС

Рис. 1.2. Схема взаимодействия основных подсистем И ПС

но производственному заданию ПЗ подсистемы САПР и АСТПП работают в тесной взаимосвязи, образуя фактически единую систему проектирования изделий и технологической подготовки производства, которая использует геометрические параметры деталей для анализа вариантов конструкций и синтеза комплексной модели, данные о типовых технологических процессах и нормативно-справочную информацию. От этих подсистем необходимые данные вводятся в подсистемы АСУП и АСУ ТП, которые вырабатывают непосредственно управляющую информацию для выполнения технологических процессов изготовления изделий. Помимо автоматического оперативного управления, подсистемы АСУП и АСУ ТП предоставляют гибкой производственной системе ГПС информацию по производственным программам и календарным планам, данные по учету, контролю и регулированию процессов обеспечения материалами, инструментом и оснасткой. Важнейшей подсистемой ИПС на исполнительном уровне является АСД, имеющая распределенную сеть датчиков для анализа состояния и нормального функционирования ГПС на всех уровнях производства и управления. Подсистемы АСД и АСКИ должны иметь соответствующее метрологическое обеспечение, включающее необходимые средства измерения и контроля.

Любая ИПС решает следующие задачи: организационные (организация производства, обеспечение трудовыми ресурсами, охрана окружающей среды); экономические (расчет технико-экономических показателей, материально-технического снабжения, сбыта, учета, финансового управления); оперативного управления производством; технологические (управление процессами переработки сырья). Для эффективного управления в И ПС необходима тесная алгоритмическая и информационная связь задач систем оперативного управления и управления технологическим процессом. Многоуровневая система управления в ИПС объединяет следующие уровни управления: технологическая машина — группа машин — цех — производство — предприятие. На каждом уровне система может работать автономно в пределах введенного технического задания. Повышение эффективности работы и ускорение обмена информацией достигаются путем сосредоточения в одном центре всех ЭВМ системы управления производством.

Автоматизированное предприятие как высшая форма автоматизации включает гибкие производственные системы, функционирующие в тесном взаимодействии с подсистемами САПР, АСТПП, АСУП и др., и представляет собой комплексную интегрированную систему проектирования и производства с определенной функциональной, технологической и информационной структурой, алгоритмическим и программным обеспечением [12, 14, 18].

Наиболее характерный автоматизированный завод (рис. 1.3), включающий два типа ГПС: механической обработки ГМОП и сборки ГСП — имеет автоматические склады материалов и заготовок АСМЗ, готовых деталей АСГД, комплектующих изделий КИ и склад готовой продукции СГП в качестве промежуточной системы на выходе. Металлообрабатывающее производство составляют обрабатывающие участки ОУ1 и ОУ2, состоящие из технологических модулей, укомплектованных станками с ЧПУ, промышленными роботами ПР и обрабатывающими центрами ОЦ с устройствами автоматической подачи спутников. Сборочное производство включает автоматические линии вспомогательной ВС, узловой УС и общей ОС сборки, испытательный И и контрольный К посты, упаковку Уп и СГП со станцией отгрузки готовой продукции. ПР сборочных линий выполняют в основном подачу деталей на сборку, съем, штабелирование и упаковку готовых изделий. Производственные участки связаны транспортно-накопительной системой, обеспечивающей автоматизацию материальных потоков (на рисунке показаны сплошными линиями). Системы управления на участке обработки СУО и на участке сборки СУС информационно связаны с ЭВМ верхнего уровня, входящей в центральную систему управления СУ. Центральная СУ ведет учет и распределение предметов труда в производственном потоке с учетом взаимодействия с предприятиями-поставщиками Пс по линии обеспечения материалами, заготовками М3, комплектующими и предпри-

ГМОП «И

Рис. 1.3. Схема автоматизированного завода на базе ГПС обработки и сборки

ятиями-потребителями Пт по линии сбыта готовой продукции (на рисунке информационные связи обозначены штриховой линией).

Зарубежный (в частности, японский) и отечественный опыт создания И ПС показывает, что технологические модули для механической обработки и сборки должны проектироваться как унифицированные единицы, являющиеся по своим функциональным возможностям основными компонентами интегрированной системы. На создаваемых в настоящее время автоматизированных предприятиях наблюдается различная степень автоматизации производственных процессов. Так, в системах обработки заготовок со спутниками в целях обеспечения работы оборудования в течение длительного периода (не менее рабочей смены) без обслуживающего персонала практикуется использование операторов в первую смену, которые осуществляют перекладку заготовок, доставленных транспортным роботом со склада, в спутники или накопитель заготовок. В частности, ИПС на заводе «Осака» (Япония), предназначенная для обработки 25 наименований деталей конвейера, работает по безлюдной технологии в ночное время (15 ч в сутки), а днем (в первую смену) один оператор выполняет установку заготовок в зажимные приспособления спутников на наладочной станции.

Примеры действующих ИПС за рубежом и в нашей стране приведены в работах [1, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 27].

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >