wyklad autmo, Automatyka i robotyka, Inzynierka, 6 semestr, wykłady
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
H. Mierzejewski Konspekt wykładu: Automatyzacja Procesów Technologicznych
1. AUTOMATYZACJA PRODUKCJI. ELASTYCZNO
ŚĆ
SYTEMÓW
PRODUKCYJNYCH
Rozwój elektroniki, a zwłaszcza techniki komputerowej sprawił,
Ŝ
e przestały
praktycznie istnie
ć
techniczne ograniczenia w dziedzinie automatyzacji produkcji. Mo
Ŝ
na
uwa
Ŝ
a
ć
,
Ŝ
e przy pomocy współczesnej techniki, ka
Ŝ
dy proces produkcyjny mo
Ŝ
na całkowicie
zautomatyzowa
ć
, osi
ą
gaj
ą
c w ten sposób du
Ŝą
wydajno
ść
i wysok
ą
jako
ść
produkcji. Jedynym
ograniczeniem s
ą
koszty zakupu i wdro
Ŝ
enia nowych technologii oraz ich eksploatacji, a wi
ę
c
czynniki ekonomiczne.
Nakłady na zautomatyzowanie produkcji zale
Ŝą
od stopnia automatyzacji procesu
wytwarzania. S
ą
bardzo wysokie w przypadku pełnej automatyzacji procesu (obróbka,
kontrola, transport, składowanie, monta
Ŝ
) i du
Ŝ
o mniejsze gdy automatyzuje si
ę
tylko niektóre,
wybrane operacje technologiczne. O wyborze stopnia automatyzacji procesu decyduje
kryterium opłacalno
ś
ci: poniesione nakłady musz
ą
si
ę
zwróci
ć
w mo
Ŝ
liwie krótkim czasie w
wyniku sprzeda
Ŝ
y wyprodukowanych wyrobów. Decyzje zwi
ą
zane z wyborem stopnia
automatyzacji maj
ą
wi
ę
c charakter strategiczny i zwi
ą
zane s
ą
z pewnym ryzykiem, gdy
Ŝ
:
-
brak lub zbyt niski poziom automatyzacji oznacza zwykle ni
Ŝ
sz
ą
jako
ść
i wysokie
koszty produkcji, co nie pozwala na sprzeda
Ŝ
po konkurencyjnych cenach.
-
rynek mo
Ŝ
e si
ę
okaza
ć
zbyt mały aby wchłon
ąć
tak
ą
ilo
ść
produkcji, która
zamortyzowałaby poniesione nakłady na zbyt daleko posuni
ę
t
ą
automatyzacj
ę
.
-
wyrób mo
Ŝ
e nagle przesta
ć
si
ę
sprzedawa
ć
.
Zwi
ą
zane z tym ryzyko ogranicza si
ę
przez skrócenie serii produkcyjnych oraz cz
ę
ste
modyfikacje wyrobu, dostosowuj
ą
ce go do aktualnych wymaga
ń
rynku. Z tego powodu,
zarówno producent wyrobu finalnego jak i jego kooperanci musz
ą
by
ć
przygotowani na cz
ę
ste
zmiany asortymentu produkcji, tzn. powinni by
ć
„elastyczni”.
Przez elastyczno
ść
produkcji nale
Ŝ
y rozumie
ć
zdolno
ść
do przestawienia parku maszynowego
na produkcj
ę
innego asortymentu, w krótkim czasie i małym kosztem.
Szczególn
ą
rol
ę
w dziedzinie automatyzacji produkcji odegrała obróbka skrawaniem.
Jest to jedna z dro
Ŝ
szych metod kształtowania cz
ęś
ci, dzi
ę
ki czemu nakłady poniesione na
zwi
ę
kszenie wydajno
ś
ci obróbki szybko si
ę
zwracaj
ą
.
Ju
Ŝ
w latach 20-tych XX wieku budowano obrabiarki a nawet całe linie technologiczne
w pełni zautomatyzowane, uzyskuj
ą
c bardzo wysok
ą
wydajno
ść
. Wad
ą
ich było
przystosowanie do bardzo w
ą
skiego asortymentu produkcji (taka forma automatyzacji jest
obecnie okre
ś
lana jako automatyzacja „sztywna”).
Przestawienie ich na produkcj
ę
innego asortymentu było cz
ę
sto niemo
Ŝ
liwe, a w najlepszym
razie bardzo kosztowne i wymagaj
ą
ce zatrzymania produkcji na dłu
Ŝ
szy czas, poniewa
Ŝ
wymagało przeróbki lub wymiany mechanicznych zespołów steruj
ą
cych. Przykładem mog
ą
by
ć
bardzo wydajne automaty o sterowaniu krzywkowym. Nieco bardziej elastyczne były
kopiarki, gdzie wymiany wymagał tylko wzornik.
Elastyczna automatyzacja procesu obróbki stała si
ę
mo
Ŝ
liwa w latach 60-tych XX
wieku gdy powstały obrabiarki numerycznie sterowane i centra obróbkowe, gdzie zmiana
asortymentu produkcji wymagała głównie uruchomienia nowego programu steruj
ą
cego
obrabiark
ą
. W tym przypadku przestawienie maszyny na inn
ą
produkcj
ę
jest naprawd
ę
szybkie, a koszty ograniczaj
ą
si
ę
do nowego oprogramowania. Jednocze
ś
nie bardzo wzrosła
dokładno
ść
obróbki, pozwalaj
ą
c na skoncentrowanie na jednej obrabiarce obróbki zgrubnej i
wyka
ń
czaj
ą
cej, przy czym ta ostatnia pozwala cz
ę
sto wyeliminowa
ć
stosowan
ą
wcze
ś
niej
obróbk
ę
przez szlifowanie.
Za najbardziej zaawansowan
ą
pod wzgl
ę
dem automatyzacji form
ę
produkcji uwa
Ŝ
a si
ę
Elastyczne Systemy Produkcyjne (ESP, ang. FMS – Flexible Manufacturing System). S
ą
to
systemy przeznaczone do obróbki bardzo zró
Ŝ
nicowanego asortymentu cz
ęś
ci na centrach
Strona 1
H. Mierzejewski Konspekt wykładu: Automatyzacja Procesów Technologicznych
obróbkowych, współpracuj
ą
cych z automatycznymi systemami transportu i składowania
cz
ęś
ci. Dzi
ę
ki całkowitej automatyzacji procesu, taki system mo
Ŝ
e pracowa
ć
bezobsługowo
(tzn. wymaga jedynie nadzoru) na II i III zmianie a tak
Ŝ
e w dni ustawowo wolne od pracy..
Najwi
ę
kszy rozwój tych systemów przypada na lata osiemdziesi
ą
te. Liczb
ę
tych systemów na
ś
wiecie szacuje si
ę
w tej chwili na kilka tysi
ę
cy, s
ą
to głównie systemy oparte na jednym
centrum obróbkowym, zwane Autonomicznymi Stacjami Obróbkowymi (ASO). Obecnie
zainteresowanie przemysłu tymi rozwi
ą
zaniami bardzo spadło, gdy
Ŝ
ich eksploatacja okazała
si
ę
droga, a bezobsługowo
ść
problematyczna.
Mimo olbrzymiego rozwoju zautomatyzowanych form produkcji nadal du
Ŝ
e znaczenie
ma klasyczna produkcja warsztatowa wykonywana na nie zautomatyzowanych obrabiarkach
konwencjonalnych. Ci
ą
gle jest to najbardziej elastyczna struktura. Ci sami pracownicy, na tych
samych obrabiarkach mog
ą
wykonywa
ć
bardzo zró
Ŝ
nicowane cz
ęś
ci i zmiana asortymentu nie
wymaga prawie
Ŝ
adnych inwestycji. Jednak brak automatyzacji sprawia,
Ŝ
e wydajno
ść
tych
systemów jest niewielka nawet gdy stosuje si
ę
wyspecjalizowane oprzyrz
ą
dowanie
technologiczne, przez co konkurowanie z produkcj
ą
zautomatyzowan
ą
w dziedzinie produkcji
wielkoseryjnej i masowej jest niemo
Ŝ
liwe. Natomiast w produkcji jednostkowej jest to ci
ą
gle
forma dominuj
ą
ca i nie nale
Ŝ
y si
ę
spodziewa
ć
aby nawet w dalszej przyszło
ś
ci całkowicie
zanikła. Wr
ę
cz odwrotnie, zwi
ę
kszony popyt na takie usługi jak naprawy, adaptacje,
wykonywanie prototypów itp. sprawiaj
ą
,
Ŝ
e firmy obrabiarkowe stale modernizuj
ą
swoj
ą
ofert
ę
obrabiarek konwencjonalnych a nawet starsze wiekiem maszyny ci
ą
gle s
ą
eksploatowane. Na
rys.1.1 pokazano zakres zastosowa
ń
omawianych form produkcji.
Rys.1.1 Zakres zastosowa
ń
ró
Ŝ
nych form produkcji
Strona 2
H. Mierzejewski Konspekt wykładu: Automatyzacja Procesów Technologicznych
Rysunku nie nale
Ŝ
y traktowa
ć
zbyt dosłownie, bowiem granice zaznaczonych obszarów s
ą
niemo
Ŝ
liwe do sprecyzowania. Nie s
ą
to wszystkie mo
Ŝ
liwo
ś
ci. Z pewno
ś
ci
ą
znajdziemy wiele
przykładów rozwi
ą
za
ń
, które z powodzeniem sprawdzaj
ą
si
ę
w przemy
ś
le a nie znalazły swego
miejsca na rysunku.
Automatyzacja produkcji stwarza nowe wymagania dla wszystkich pracowników
zatrudnionych w przedsi
ę
biorstwie. Dla kierownictwa firmy oznacza konieczno
ść
zatrudnienia
pracowników o wy
Ŝ
szych kwalifikacjach, a wi
ę
c wy
Ŝ
ej uposa
Ŝ
onych. Dla osób
uczestnicz
ą
cych w przygotowaniu produkcji oznacza praktyczne opanowanie bogatego
oprogramowania komputerowego. Od osób odpowiedzialnych za utrzymanie ruchu wymaga
si
ę
umiej
ę
tno
ś
ci szybkiego zlokalizowania usterek, do czego potrzebna jest cz
ę
sto wiedza z
zakresu mechaniki, automatyki przemysłowej i informatyki. Równie
Ŝ
obsługa maszyn w coraz
wi
ę
kszym stopniu przypomina obsług
ę
komputera, ni
Ŝ
tradycyjn
ą
prac
ę
frezera lub tokarza.
Problemy stwarza tak
Ŝ
e ogromne bogactwo
ś
rodków technicznych jakie mo
Ŝ
na zastosowa
ć
przy rozwi
ą
zywaniu ró
Ŝ
nych zada
ń
z dziedziny konstrukcji, technologii i obróbki. Chodzi o to,
aby do rozwi
ą
zania konkretnych zada
ń
si
ę
gn
ąć
po te
ś
rodki, które pozwol
ą
wykona
ć
t
ą
prac
ę
nie tylko zachowuj
ą
c wysok
ą
jako
ść
, ale i w bardzo krótkim czasie. Wymaga to nie tylko
praktycznej znajomo
ś
ci współczesnych narz
ę
dzi pracy, ale tak
Ŝ
e działa
ń
opartych o zawodow
ą
intuicj
ę
.
2. AUTOMATYZACJA W PROCESIE TECHNICZNEGO PRZYGOTOWANIA
PRODUKCJI
Elastyczno
ść
przedsi
ę
biorstwa oznacza mo
Ŝ
liwo
ść
szybkiego wprowadzenia do
produkcji nowego wyrobu. Wymaga to wykonania w krótkim czasie nast
ę
puj
ą
cych prac
maj
ą
cych na celu zdobycie i realizacj
ę
zamówienia:
-
przygotowanie oferty. Cz
ę
sto procedury przetargowe wymagaj
ą
przedstawienia bardzo
szczegółowego projektu, popartego pogl
ą
dow
ą
prezentacj
ą
produktu.
-
opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej. Te prace obejmuj
ą
zwykle dokumentacj
ę
prototypu, oraz jej weryfikacj
ę
polegaj
ą
c
ą
na uwzgl
ę
dnieniu zmian wprowadzonych
podczas bada
ń
(np. atestacji)
-
opracowanie dokumentacji technologicznej. W przypadku seryjnej produkcji wyrobu
jest to cz
ę
sto konieczne równie
Ŝ
ze wzgl
ę
dów formalnych (certyfikaty jako
ś
ci)
2.1 Przygotowanie produkcji nowego wyrobu
Rys. 2.1 Przepływ informacji w procesie technicznego przygotowania produkcji
Strona 3
H. Mierzejewski Konspekt wykładu: Automatyzacja Procesów Technologicznych
Dla procesu technicznego przygotowania produkcji nowego wyrobu wa
Ŝ
ne jest, aby zało
Ŝ
enia
marketingowe zawierały: wymagane parametry techniczne wyrobu, cechy u
Ŝ
ytkowe i estetyk
ę
(image) wyrobu i przewidywan
ą
wielko
ść
sprzeda
Ŝ
y.
Dokumentacja konstrukcyjna w jednoznaczny sposób musi opisywa
ć
budow
ę
wyrobu (nie
okre
ś
la natomiast sposobu jego wytwarzania) Typowe dokumenty: rysunki zestawieniowe,
rysunki wykonawcze cz
ęś
ci, schematy instalacji elektrycznych, pneumatycznych,
hydraulicznych itp., specyfikacje cz
ęś
ci do wykonania, specyfikacje elementów normalnych i
handlowych, warunki odbioru technicznego.
Dokumentacja technologiczna opisuje sposób wytwarzania wyrobu – wykonania ka
Ŝ
dej cz
ęś
ci,
monta
Ŝ
u i kontroli. Przygotowuj
ą
c produkcj
ę
seryjn
ą
opis ten powinien by
ć
bardzo
szczegółowy i zawiera
ć
m.in.: Podział procesu technologicznego ka
Ŝ
dej cz
ęś
ci na operacje,
okre
ś
lenie pracochłonno
ś
ci dla ka
Ŝ
dej operacji, instrukcje dla pracownika wykonuj
ą
cego ka
Ŝ
d
ą
operacj
ę
, wykaz stosowanych narz
ę
dzi, uchwytów i przyrz
ą
dów pomiarowych, dokumentacj
ę
oprzyrz
ą
dowania technologicznego wymagaj
ą
cego zaprojektowania i wykonania,
oprogramowanie obrabiarek CNC itd.
Dla produkcji jednostkowej dokumentacj
ę
technologiczn
ą
upraszcza si
ę
, powierzaj
ą
c
cz
ęś
ciowe opracowanie technologii pracownikom np.: dobór parametrów technologicznych,
prostsze oprogramowanie obrabiarek CNC. Kwalifikacje tych pracowników musz
ą
by
ć
du
Ŝ
o
wy
Ŝ
sze.
Strona 4
H. Mierzejewski Konspekt wykładu: Automatyzacja Procesów Technologicznych
2.2 Prototyp i seria informacyjna
Rys. 2.2 Procedura wdra
Ŝ
ania wyrobu do produkcji seryjnej
Strona 5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]