Высшей формой организации является автоматизированное производство, при котором непрерывность процессов сочетается с автоматическим их выполнением. При этом создаются автоматические и полуавтоматические станки, агрегаты, автоматические поточные линии (АПЛ), цехи (АУ), заводы (АЗ).

Под автоматизацией производства понимают процесс, при котором все или преобладающая часть операций, требующих физических усилий рабочего, передаются машинам и осуществляются без его непосредственного участия. За рабочим остаются лишь функции наладки, надзора и контроля.

Автоматизация достигается путем использования систем машин-автоматов, представляющих собой комбинацию разнородного оборудования и других технических устройств, расположенных в технологической последовательности и объединенных средствами транспортировки, контроля и управления для выполнения частичных процессов производства изделий.

Автоматическая поточная линия (АПЛ) представляет собой объединение в единое предприятие целой системы машин-автоматов с автоматическими механизмами и устройствами для транспортировки, контроля, накопления заделов, удаления отходов, а также управления.

Намного эффективнее работают автоматические роторные лини (АРЛ), которые представляют собой разновидность автоматических линий, оснащенных специальным оборудованием на основе роторных машин и транспортирующих устройств. Во вращающемся цилиндре-роторе сделано несколько гнезд, сколько по технологии нужно операций для полного изготовления детали. Установленная деталь на особом приспособлении направляется навстречу орудиям обработки. Поворот по кругу гнезда с деталью означает завершение одной операции и переход к следующей.

К преимуществам роторных линий относится:

- полное исключение транспортных операций,

- не требуется переналадка инструмента, пока идет обработка одной и той же детали,

- возможность обработки на роторной линии нескольких разных деталей.

Автоматические ПЛ можно классифицировать:

1. По степени специализации – на однопредметные (массовые) и многопредметные (серийные) линии;

2. По числу одновременно обрабатываемых деталей на позициях на линии: со штучной и многодетальной обработкой;

3. По характеру обрабатываемых деталей могут быть с периодическим и непрерывным движением;

4. По степени перекрытия времени транспортирования деталей технологическим временем – с неперекрываемым временем транспортирования и линии с перекрываемым временем транспортирования;

5. По характеру кинематической связи – на линии с жесткой и с гибкой связью между оборудованием;

6. Роторные линии – оснащенные рабочими и транспортными роторами. Рабочие и транспортные роторы находятся в жесткой кинематической связи и имеют синхронное вращение. Обработка изделия выполняется одновременно с его транспортировкой.

Робототехнические комплексы

Границы эффективного применения автоматических линий расширяются в результате перехода к их созданию на основе многоцелевых станков (гибкие автоматические линии). Такие линии с программируемым устройством оснащаются числовым программным управлением, что делает их экономически эффективными не только в массовом, крупносерийном, но и в мелкосерийном производстве.

В качестве третьего направления рассматривается конструирование и производство промышленных роботов, выполняющих в производственном процессе функции, подобные человеческой руке, и благодаря этому заменяющие движения человека.

Кроме автоматических линий в автоматизированном производстве используют робототехнические комплексы (РТК) для выполнения различных работ механической обработки, сварки, кузнечно-прессовых и т.п. При их внедрении требуется решение ряда задач, связанных с автоматизацией смены изделий и инструмента на оборудовании, транспортирования изделий согласно технологическому процессу.

Критерием функционирования РТК служит условие наиболее полной загрузки включенного в его состав оборудования. На загрузку оборудования оказывают влияние такие факторы, как: трудоемкость выполняемых операций для всего изделия, схема компоновки РТК и выбор промышленного робота, соотношение времени работы оборудования и робота.

Использование РТК на предприятии имеет следующие преимущества:

1. Удобство эксплуатации (интерактивный пульт слежения обеспечивает вывод информации о ходе технологического процесса в реальном масштабе времени; электролюминесцентный дисплей обеспечивает высокое качество отображения данных, которые представляются на языке пользователя; к пульту управления возможно подключение принтера и клавиатуры);

2. Качество обработки изделия (за счет жесткости установки комплекса; быстрого восстановления РТК после отказа в электропитании; большого рабочего диапазона режимов обработки изделий разной номенклатуры).

3. Гибкость (смена заготовки, оснастки, детали, инструмента производятся легко; программы задаются при помощи ручного подвесного пульта интерактивного действия; за счет большой емкости памяти новые программы могут вызываться без задержек в ходе гибкого мелкосерийного производства; комплектации РТК новым оборудованием и устройствами не представляет сложности).

4. Надежность и безопасность (во время работы рабочая зона РТК контролируется фотоэлементами; абсолютные кодирующие устройства обеспечивают быстрое восстановление РТК после сбоев; количество электропроводов компактной конструкции РТК сокращено до минимума; рабочая зона отличается безопасностью и высоким уровнем гигиены (технологический процесс обработки осуществляется внутри камеры, выполненной из защитного стекла и стеновых панелей)).

5. Эффективность (РТК оснащен пультом управления, способным управлять как собственно роботом, так и всем остальным оборудованием; экономия времени на монтаж и установку РТК достигается благодаря компактности его конструкции; способность РТК быстро восстанавливаться после отказа в электропитании позволяет сокращать простои и сохранять производительность.)

                       Гибкие производственные системы.

Четвертым, принципиально важным и перспективным направлением автоматизации является развитие компьютеризации и гибкости производств и технологий.

Основой гибких производственных систем (ГПС) является гибкий производственный модуль. Это легко переналаживаемая и автономно функционирующая единица автоматизированного оборудования с ЧПУ, где загрузка заготовок и удаление обработанных деталей ведутся с помощью роботов, автоматизированы замена инструмента и удаление стружки, подача охлаждающей жидкости, контроль и диагностика неисправностей. Модуль не только быстро переходит на изготовление и сборку новых деталей или узлов, но и легко встраивается в гибкие производственные комплексы, линии и даже участки.

Благодаря примерно двукратному сокращению продолжительности изготовления деталей экономится 25-30% оборотных средств, улучшается культура производства, создаются условия для ритмичной работы производственных подразделений, растет качество выпускаемой продукции. Коэффициент загрузки оборудования увеличивается в 2 раза, а коэффициент сменности оборудования – с 1,6 до 3. Коренным образом меняется характер труда, он делается творческим, появляется необходимость повышения профессиональных знаний, устраняются различия между умственным и физическим трудом, формируется новый тип рабочего.

Гибкая производственная система (ГПС), являясь высшей формой автоматизации, включает в себя в различных сочетаниях оборудование с ЧПУ, РТК (рис. 10.2, 10.3), ГПМ и различные системы обеспечения их функционирования.

Для обеспечения бесперебойной работы ГПС необходим центральный склад, где хранятся заготовки, детали, технологическая оснастка, инструмент и готовые изделия. По программе автоматически склад загружается и разгружается, для чего там необходимо определенное количество ячеек (полок).

Практика показывает, что применение ГПС целесообразно, если в течение года каждый из 5-10 типоразмеров (наименований) деталей надо изготовить в количестве от 50 до 2000 шт. Гибкие модули эффективны при годовом запуске любого из 40-80 типоразмеров деталей, равном 20-5000 шт.

Для выпуска одного или двух типоразмеров в количестве более 2-5 тыс. шт. в год целесообразно использовать традиционные автоматические линии с жестким управлением либо роторные и роторно-конвейерные линии. При 2-8 типоразмерах с объемом выпуска 1-15 тыс. шт. лучше применять переналаживаемые автоматические линии с ограниченной гибкостью.

Опыт создания и эксплуатации гибких производств показывает, что для повышения их эффективности необходимо решать проблемы по сокращению затрат на создание, обеспечению высокой надежности и повышению коэффициента сменности при их эксплуатации.

Сущность научно-технической подготовки производства и НИР,
их задачи, этапы осуществления.

Новый товар подразумевает модификацию существующего изделия или нововведение, которое потребитель считает значимым. Процесс разработки и освоения производства новой продукции на предприятии получил название технической подготовки производства новой продукции (ТПП).

ТПП включает следующие этапы:

1. Научно-исследовательский (комплексное исследование рынка, покупателей и конкурентов, патентной информации, поиск идеи, коммерческий анализ и т.д.);

2. Опытно-конструкторский (комплекс работ по созданию конструкторской документации на новую продукцию, изготовлению и испытанию её опытных образцов);

3. Технологический (работы по созданию и совершенствованию техпроцессов, использование инструмента, оснастки, спецоборудования);

4. Организационно- экономический (комплекс взаимоувязанных процессов организации, планирования, учёта и контроля, материально-технического обеспечения, сбыта и финансирования, обеспечивающих готовность предприятия к производству новой продукции).

Научно-исследовательские работы по созданию нового товара на предприятии выполняются одним из подразделений службы маркетинга. Необходимо различать НИР предприятий и НИР в системе НТП, направления которых также реализуются на предприятиях. Научные исследования в системе НТП по своей направленности подразделяются на теоретические, прикладные, опытно-конструкторские и экспериментальные работы.

Результатом теоретических исследований является открытие, под которым понимается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.

Прикладные исследования, используя теоретические знания, изыскивают возможности и области их применения непосредственно в практике работы предприятий и завершаются рекомендациями по разработке технических заданий на проектирование новых изделий, устройств, приборов и механизмов.

Опытно-конструкторские работы (ОКР) – завершающая стадия НИОКР, это своеобразный переход от лабораторных условий и экспериментального производства к промышленному производству.

Опытные, экспериментальные работы – вид разработок, связанный с опытной проверкой результатов научных исследований.

На предприятиях в конструкциях различных изделий и технологических процессах используются как изобретения, так и рационализаторские предложения, предусматривающие изменение конструкции изделия, технологии и организации производства, применяемых материалов и комплектующих изделий. Однако в отличие от изобретения они не вносят принципиальной новизны, а дают положительный эффект. На предприятиях работой по изобретательству и рационализации руководит специальное бюро БРИЗ.

Конструкторская подготовка производства.

Конструкторская подготовка производства – совокупность взаимосвязанных процессов по созданию новых или совершенствованию действующих конструкций изделий согласно требованиям заказчика-потребителя. Этот этап ТПП выполняется отделом главного конструктора (ОГК) предприятия, в распоряжении которого имеется экспериментальный цех.

Проектирование нового изделия состоит из следующих стадий:

1. Составление технического задания (составляется совместно с представителями заказчика и предприятия, утверждается руководителем предприятия);

2. Расчёт технического предложения; (содержит расчёты технических параметров и экономической эффективности);

3. Разработка эскизного проекта (выполняется не в масштабе, но с соблюдением необходимых пропорций в размерах изделия из дерева, металла, пластилина; для него выполняются чертежи основных сборочных единиц и общего вида, кинематическая, гидравлическая, пневматическая и электрическая схемы);

4. Разработка технического проекта (разрабатывается строго в масштабе, с соблюдением требований стандартов и нормалей). Содержит виды, проекции, сечения, разрезы, чертежи основных агрегатов и узлов, их спецификации, монтажные и сборочные схемы с расчётами на прочность, жёсткость, устойчивость по сопромату, выбор материалов. Оформляется паспорт, техническое описание, формуляр;

5. Подготовка рабочей конструкторской документации, проведение нормоконтроля, патентной и метрологической экспертизы (после утверждения технического проекта и на его основе и представляет собой чертежи всех деталей: проекции, виды, разрезы, сечения, материал, чистота поверхности, допуски и посадки, ТУ, термообработка);

6. Изготовление и испытание опытного образца (на основании рабочих чертежей деталей в экспериментальном цехе изготавливаются все детали изделия, производится сборка и испытания);

7. Корректировка рабочего проекта и выпуск установочной партии изделий;

8. Проверка, согласование, внесение изменений, утверждение и размножение рабочего проекта, передача документации в отдел главного технолога (ОГТ).

Размножение, хранение и учёт конструкторской документации осуществляет специальное бюро технической документации БТД.

Технологическая подготовка производства

Технологическая подготовка производства – это совокупность работ, определяющих последовательность выполнения производственного процесса нового изделия наиболее рациональными способами с учётом конкретных условий производства данного предприятия. Осуществляется она работниками отдела гл. технолога Основная задача – высокое качество изготовления изделия, улучшение использования оборудования и производственных мощностей, снижения затрат.

Согласно ЕСТД, технологическая подготовка производства должна включать следующие стадии:

1. Технологический анализ рабочих чертежей и их контроль на предмет технологичности конструкции деталей и сборочных единиц;

2. Разработка прогрессивных технологических процессов;

3. Проектирование специальных инструментов, технологической оснастки и оборудования для изготовления нового изделия;

4. Выполнение планировок цехов и производственных участков, с расстановкой оборудования согласно разработанным технологическим маршрутам;

5. Выверку, отладку и внедрение технологических процессов;

6. Расчёты производственной мощности предприятия, нормативов расхода материалов и энергоресурсов

В ОГТ все рабочие чертежи деталей подвергаются технологическому анализу в соответствии с требованиями стандартов на предмет технологичности изделия. Изменения в рабочих чертежах деталей оформляются актом согласования между работниками ОГК и ОГТ.

На каждую деталь составляется технологическая карта, в которой последовательно указываются операции, переходы и проходы, тип и модель применяемого оборудования, инструмента, режимы резания, разряд работы и нормы времени. По разработанным технологическим маршрутам движения деталей составляется планировка цехов и производственных участков, на которых показаны в масштабе площади помещений, расставленное оборудование, либо перепланировка. Актом внедрения технологического процесса подтверждается соответствие его нормативным требованиям. При выборе оптимального варианта техпроцесса рассчитывается экономический эффект по приведенным затратам.

Организационно-экономическая и эргономическая
подготовка производства.

Организационная подготовка производства представляет собой комплекс процессов и работ, направленных на разработку и реализацию проекта организации производственного процесса изготовления нового изделия, системы организации и оплаты труда, материального обеспечения производства, нормативной базы внутризаводского планирования с целью создания необходимых условий для высокопроизводительного и ускоренного освоения и выпуска новой продукции требуемого качества.

Эргономика – дисциплина, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системах человек-техника-среда (СЧТС) с целью обеспечения ее безопасности, эффективности и комфорта.

Предметом эргономики является трудовая деятельность человека в процессе взаимодействия с техническими системами и в условиях существенного влияния на него факторов внешней среды (пилотирование космонавтами космических кораблей и станций, вождение капитанами теплоходов, танкеров, крейсеров и подводных лодок по морским просторам и океанским глубинам и т.п.).

Основной объект изучения эргономики – СЧТС.

Признаками эргономического качества СЧТС являются полная безопасность для человека-оператора при его взаимодействии с техническими устройствами, высокая эффективность и удовлетворенность работника содержанием, характером, результатами своего труда.

Эргономическую оценку СЧТС можно осуществлять дифференциальным методом с помощью отдельных эргономических показателей или комплексным, при котором определяют один обобщенный эргономический показатель 1-го уровня, характеризующий определенную группу эргономических свойств оборудования, однородных по функциональному назначению:

1. Эффективность приема и переработки информации;

2. Эффективность действий при работе на оборудовании;

3. Уровни факторов, генерируемых оборудованием в рабочую зону.