ВЫЯВЛЕНИЕ СХОЖИХ ЧЕРТ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ И МАТРИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

​IDENTIFICATION OF FLEXIBLE PRODUCTION SYSTEMS AND MATRIX PRODUCTION SIMILAR FEATURES

Artem Karpov

graduate student, department of electronic engineering, Ural Federal University, named after the first President of Russia, B. N. Yeltsin

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается имеющийся подход к проектированию гибких производственных систем в машиностроении и выявляются части методик применимых к проектированию матричной организации производства на основе сравнения систем.

ABSTRACT

The article discusses the existing approach to the design of flexible production systems in mechanical engineering and identifies parts of the methods applicable to the design of the matrix organization of production based on a comparison of systems.

Ключевые слова: гибкая производственная система, модульное производство, матричная организация.

Keywords: flexible production system, modular production, matrix organization.

В современном мире растет спрос на изделия, изготовленные с учетом требований потребителя, одновременно возрастает сложность таких изделий и их составных частей.

Именно гибкие производственные системы позволяют обеспечить выпуск подобных изделий, сохраняя высокую производительность и качество продукции.

В среднесерийном производстве широкое применение нашли гибкие производственные линии, однако проблемой для их использования является: тяжелая масштабируемость производства, требование обеспечения высокой надежности ее отдельных элементов и требование ручной переналадки отдельных узлов линии при изменении типа изделий.

Следующим этапом развития машиностроительных предприятий должен быть переход на матричное производство, что позволит обойти недостатки линий.

Для создания такого производства следует выделить общие моменты с гибкими производственными системами (ГПС) и определить, насколько существующий подход к расчету и проектированию этих систем применим для матричной организации производства.

Первоначально следует рассмотреть исходные данные для проектирования ГПС, а именно номенклатуру изготавливаемых изделий, габаритные размеры изделий, технические требования, такт выпуска, тип получения заготовок, нормативы времени на выполнение переходов [2].

Далее выполняется расчет количества оборудования. Предполагается, что типы и виды оборудования для ГПС принимаются на этапе разработки технологических процессов изготовления типовых изделий, а их количество по виду оборудования рассчитывается по формуле:

где: С_ср – средняя станкоемкость, приходящая на каждый станок, мин.

Т_ср – средний такт выпуска деталей, мин.

К – число станков по виду оборудования.

Следующим шагом рассчитывается автоматическая транспортно-складская система ГПС. Она представляет собой совокупность различных устройств и программных обеспечений, которые позволяют автоматизировать все операции, связанные с перемещением изделий на складе или в производственном процессе.

После, рассчитывают число позиций контроля, позволяющих выявить и устранить возможные дефекты, ошибки и отклонения от требуемых параметров.

Необходимое число позиций контроля n_поз.к в ГПС рассчитывается по формуле [2, c. 14]:

где t_к – суммарное время контроля одной деталеустановки, мин;

K_дет.к – число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт.;

Ф_поз – месячный фонд времени работы позиции контроля, ч.

Также важной составляющей ГПС являются станочные штабелеры. Для расчета числа штабелеров требуется знать маршрут перемещения деталей между складом и оборудованием, а также скорость перемещения одного штабелера. Тогда можно рассчитать суммарное время работы штабелера по формуле:

K_{стел ст} – число перемещений между стеллажом и станками;

K_{ст ст} – число перемещений между станками;

t _{стел ст} – среднее время, затрачиваемое на передачу спутника со стеллажа на станок и обратно, мин;

t_{ст ст} – среднее время, затрачиваемое на передачу спутника со станка на станок, мин.

Для проектирования гибкой производственной системы матричной организации производства требуется рассчитать те же самые параметры, что и для стандартной ГПС.

Исходными данными для проектирования матричного производственного участка будут являться, номенклатура изготавливаемых изделий, всех типов, габаритные размеры изделий, для подбора оборудования и расчета грузоподъёмности, технические требования, предъявляемые к изделиям, нормативы времени на выполнение переходов.

На основании первых трех параметров формируется перечень оборудования, применяемого в ГПС, его размер, точность и функционал.

В случае матричной организации производства виды и типы оборудования следует принимать исходя из заранее написанных технологических процессов, на изделия, которые предположительно будут обрабатываться на участке с матричной организацией производства.

Если организовывать матричную структуру в основном из многофункциональных обрабатывающих центров, которые обладают огромным функционалом и позволяют концентрировать большое количество операций, то это будет лучшим вариантом в том случае, если стоимость значения не имеет.

При расчете количества оборудования для матричной организации производства на основе обрабатывающих центров количество оборудования можно рассчитать согласно методике расчета ГПС, так как в своей основе она будет иметь несколько линейных вариантов ГПС, состоящих из одного вида оборудования. В таком случае загрузка оборудования будет максимальна, так как через один станок сможет пройти несколько видов деталей.

Расчет количества оборудования следует сделать как выполнение детали за одну операцию т. к. все станки будут однотипны и будут располагать одинаковым функционалом, тогда:

С_ср – средние трудозатраты, мин.

С_i – трудозатраты на изготовление i –того типа детали, мин.

n – число типов деталей.

Так же, как и при традиционной организации, в задачи АТСС при матричной организации входит транспортировка изделий от станка к станку, транспортировка деталей к контрольно-измерительным приборам и т.д.

Для автоматизации транспортных операций применяют специальные роботы-тележки. Они заменяют стандартные транспортные средства. Их основное отличие в том, что они выполняют работу без участия оператора.

Следовательно, их количество можно рассчитать аналогично расчёту транспортных средств.

Т_м.е. – машиноемкость транспортных операций, мин;

к_с – коэффициент спроса, учитывающий неравномерность поступления требований на обслуживание в единицу времени: к_с = 1,2…1,6;

к_з – коэффициент загрузки транспортного средства: к_з = 0,7 0,8;

Ф_о – годовой фонд времени работы принятого типа оборудования, ч;

n – число грузопотоков, обслуживаемых данным типом транспорта.

Средняя длительность одного цикла работы транспортного робота зависит от его скорости и размера пути, который он проходит.

Следует понимать, что если машиноемкость транспортных операций меньше, чем С_ср средние трудозатраты, то следует принимать по одному транспортному роботу на одну партию деталей, так как транспортный робот не успеет вернуться к складу и транспортировать новую партию.

Контроль деталей при матричной организации производства должен быть автоматизирован для исключения застоев деталей между операциями. Он также может служить для автоматизации процесса вноса коррекции параметров инструмента на металлорежущем оборудовании.

Еще одной важной задачей, решаемой контролем в матричной организации, будет перенаправление деталей на иное оборудование в случае, если система увидит критический износ или постоянный брак изделий.

Позиции контроля, как правило, универсальны. Лучшим выбором в таком случае будет являться включение в систему координатно-измерительных машин (КИМ). Они аналогичны металлорежущему оборудованию с ЧПУ, работают по заранее написанной управляющей программе, имеют обширный набор инструментов для измерения параметров изделий и могут управляться DNC системой.

При расчете можно руководствоваться суммарным временем контроля всех деталеустановок так как все КИМ универсальны и располагаются в одной системе, тогда:

t_кi – суммарное время контроля одной деталеустановки, мин;

K_дет.к – число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт.;

Ф_поз – месячный фонд времени работы позиции контроля, ч;

n –тип деталей, проходящих контроль за месяц.

Список литературы:

1. Haimovich, I.N., Frolov, M.A. Improvement of Technological Process of Multiproduct Production on the Bases of Simulation Modeling of Production Unit // Key engineering materials. − 2016. − № 684. − С. 487-507.
2. Белянина П.Н., Лещенко В.А. Гибкие производственные комплексы. − М.: Машиностроение, 1984. − 384 с.
3. Выжигин, А. Ю. Гибкие производственные системы. − М.: Машиностроение, 2012. − 288 с.
4. Кондаков А.И. Формализованная методика проектирования многономенклатурного производства // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». − 2018. − №2. − С. 61–68.
5. Родина А.А., Колодин А.Н., Хватов Б.Н. Расчет и проектирование ГПС. − Тамбов: ТГТУ, 2014. − 81 с.
6. Романов, П. С. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Проектирование гибкой производственной системы. − 2-е изд. − СПб.: Лань, 2022. − 156 с.