Гнучке автоматизоване виробництво та його роль у створенні конкурентоздатної продукції машинобудування

ГНУЧКЕ АВТОМАТИЗОВАНЕ ВИРОБНИЦТВО ТА ЙОГО РОЛЬ У СТВОРЕННІ КОНКУРЕНТНОЗДАТНОЇ ПРОДУКЦІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ

Основним показником конкурентноздатності продукції, що надходить на ринок, є якість, яка відповідає вимогам покупця. Головною складовою якості є технічний рівень продукції [1]. Він відображає ступінь використання науково-технічних досягнень в період створення продукції, його відповідність вимогам покупців, проблеми організації технічного обслуговування, що характеризують якість роботи проданого товару, патентну чистоту, терміни поставки, гарантійні умови платежів та інше.

В умовах гнучкого інтеґрованого виробництва проблема якості стає комплексною науково-технічною і соціально-економічною проблемою. Гнучке виробництво дозволяє найкращим чином визначити рівень якості. Воно може задовольнити вимоги до прискорення зміни моделей, скорочення термінів виконання замовлень на нову техніку, динамізм при переході на випуск нової продукції [2,3].

Аналіз виконаних раніше досліджень показує, що гнучке автоматизоване виробництво в значній мірі впливає на якість продукції машинобудування. Тому проблема підвищення якості продукції машинобудування може бути вирішена за рахунок інтенсивного впровадження в виробництво гнучких виробничих систем.

Метою роботи є визначення ступеню впливу гнучкого виробництва на якість продукції та шляхи його розвитку в Україні.

Гнучка виробнича система (ГВС) - це сукупність в різних співвідношеннях обладнання з ЧПК, роботизованих технологічних комплексів, гнучких виробничих модулів, окремих одиниць технологічного обладнання і систем забезпечення їх функціонування в автоматичному режимі на протязі заданого часу, якій властиве автоматизоване переналагодження при переході на випуск нових виробів в установлених межах їх характеристик.

Основним елементом комплектування ГВС є гнучкий виробничий модуль (ГВМ), призначений для виробництва деталей довільної номенклатури в установлених межах у відповідності з характеристиками його програмного управління і може автономно функціонувати. Взагалі засоби автоматизації ГВМ можуть включати накопичувачі заготовок, пристрої їх автоматичного завантаження і вивантаження, механізми накопичення і заміни інструментів у відповідності з ходом технологічного процесу. Він оснащується засобами контролю точності обробки, зношування інструменту та надійності роботи обладнання.

Гнучка технологічна система (ТС) на відміну від універсального верстата з ЧПК оснащується засобами автоматичного завантаження деталей, контролем точності обробки та керує надійністю всієї системи.

У верстатах з ЧПК автоматизовано тільки управління робочими органами верстата та заміна різального інструмента. В універсальних верстатах оператор керує робочими процесами, а заміну заготовки виконує вручну. Тому час чистої роботи різання універсального верстата складає 5-20% від загального часу його роботи.

Значні витрати часу на заміну заготовки не дозволяють одночасно обслуговувати більш ніж 1-2 верстата з ЧПК. Середня кількість верстатів з ЧПК, що обслуговується одним оператором, складає 1.4 одиниць, що занадто мало. Для виконання функцій завантаження заготовок в робочу зону необхідно підвищити ступінь автоматизації (ТС).

В табл.1 наведені дані впливу ступеня автоматизації на ефективність роботи верстатів з ЧПК (перша ступінь автоматизації), багатоцільових верстатів (друга ступінь автоматизації) і гнучких виробничих систем (третя ступінь автоматизації)

Таблиця 1. - Вплив ступеня автоматизації на ефективність роботи (ТС)

З таблиці видно, що зростання ступеня автоматизації веде до збільшення числа робочих змін, і, відповідно, до зменшення вартості одного місця. Термін окупності ГВС при трьохзмінній роботі зменшується до 5 років, в той час, як при однозмінній роботі він складає 10 років. Характерно, що продуктивність ГВС в порівнянні з універсальним верстатом збільшується в 2.5 - 10 разів.

В ГВС з високим рівнем автоматизації всіх робочих процесів заміною інструмента і заготовки керує система з ЧПК, що практично виключає вплив оператора на якість продукції. Це забезпечує високу якість продукції протягом всієї зміни, коли навіть втома оператора не впливає на хід технологічного процесу, яким керує автоматика.

Найбільшу ефективність гнучкі виробничі системи забезпечують при переході на випуск нової продукції. Відомо, що при переході на випуск нової продукції в масовому виробництві, де використовуються автоматичні лінії з жорсткими зв`язками, необхідна часткова, а іноді і повна, модернізація обладнання або і його заміна. Термін окупності таких ліній складає 7-10 років, тому, незважаючи на їх високу продуктивність, при переході на випуск нової продукції вони стають збитковими. В той час як ГВС дозволяють перейти на випуск нової продукції протягом декількох годин або декількох змін.

Висока гнучкість і мобільність ГВС зробила їх незамінними технологічними системами в умовах не тільки серійного, але й велико-серійного виробництва. Згідно з даними ООН, сьогодні у велико-серійному виробництві використовується до 80% таких технологічних систем. Широке впровадження ГВС у велико-серійному виробництві пов`язане, перш за все, з їх високою гнучкістю, що дозволяє за короткий час запустити у виробництво нові вироби. Особливо часто використовуються такі системи в автомобілебудуванні, пов`язаному з дворічним циклом переходу на випуск нової моделі автомобіля. Характерно, що така тенденція існує для всіх автомобільних заводів, що випускають конкурентноздатну продукцію.

Доцільно розглянути характер розподілу роботів на десять тисяч працюючих в автомобільній промисловості держав, які мають найбільш розвинуте автомобілебудування (рис.1).

Характерно, що на Японію припадає 60% роботів усього світу. Але особливої уваги заслуговує Італія, яка займає друге місце у світі по кількості роботів на десять тисяч працюючих.

Велика увага в Італії приділяється розвитку ГВС. Проектування ГВМ базується на блочно-модульному (агрегатному) принципі.

Це дозволяє верстатобудівним підприємствам, об`єднаним в асоціацію, спеціалізуватись на випуску тих агрегатів, які їм зручніше виготовляти. Після чого кожне верстатобудівне підприємство компонує собі верстати у відповідності з технологічними потребами. Це дозволяє спеціалістам проектування виробництва визначити та усунути недоліки цих верстатів і перейти на випуск більш досконалих агрегатів. Після усунення виявлених недоліків асоціація виробників переходить на випуск багатоцільових верстатів або ГВМ для підприємств, які не входять в асоціацію.

Рис. 1 - Кількість роботів на десять тисяч працюючих

в автомобільній промисловості

1 - Японія; 2 - Італія; 3 - США; 4 - Швеція;

5 - Німеччина; 6 - Франція.

На початку розвитку ГВС деякі держави фінансували дослідження у даному напрямку, це перш за все Японія, Англія, Норвегія та інші. Наявність фінансів не завжди забезпечує очікуваний результат. В Англії, за даними державного інституту машинобудування, дві третини фірм, що експериментували з ГВС, отримали негативні результати. В той час як в Японії більшість таких фірм отримала позитивні результати. Одною з причин такого результату було те, що Англія випускає спеціалістів з електроніки в 4 рази менше, ніж Японія.

У вісімдесятих роках займались цією проблемою і ми, але роботизація машинобудування була згорнута через „недоцільність”. Випуск спеціалістів даного напрямку було призупинено.

Постає питання, чому ми не досягли успіху? Відповідь може бути такою: „заполітизували” хорошу ідею. Але сьогодні питання не в тому, чому ми не отримали позитивного результату в минулому, а як його досягти в наш час.

Сьогодні можна навести позитивні приклади, коли машинобудівні підприємства оснащуються багатоцільовими верстатами, але для їх налагодження немає відповідних спеціалістів. Ось чому при впровадженні роботизованих комплексів двадцять років тому ми не отримали позитивних результатів.

Готуємо ми сьогодні таких спеціалістів? Так, готуємо, але їх рівень не відповідає сучасним вимогам. Перш за все це пов`язано з застарілою лабораторною базою.

Слід також відзначити, що продуктивність ГВС на основі одношпиндельних агрегатних верстатів є у 5 разів меншою. А це веде до зростання собівартості продукції, яка виготовляється на таких ГВС. Тому сьогоднішнім напрямком їх розвитку є виробництво ГВС на базі агрегатних верстатів, інтенсифікація режимів різання з допомогою нових інструментальних матеріалів та інше.

Таким чином, для розвитку ГВС в Україні необхідно:

1. Всім зацікавленим установам провести семінар для визначення шляхів розвитку ГВС.

2. Створити асоціацію проектування та виробництва ГВС.

3. Виділити в окрему спеціальність підготовку спеціалістів у напрямку „Гнучке автоматизоване виробництво”, що зробить її більш привабливою для обдарованої молоді.

4. Інтенсифікувати наукові дослідження проблем „Гнучкого автоматизованого виробництва”.

Література

1. Малишко І.О. Підвищення ефективності машинобудівної промисловості. Журнал „Схід” №5(12), 1997р. с.28-30

2. Вальков В.М. Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими системами. - Л.: Политехника, 1991 - 269с.

3. Завгородний Ю.П. Кузнецов А.П., Чернявский Л.Б. Технико-экономические проблемы создания ГМС - М.; 1987. - 68с.

4. Васильєв В.Н., Садовская Т.Г. . Организационно-экономические основы гибкого производства. М.: Высш. шк. 1988. - 272с.