Гибкие производственные системы

Введение

     Поточные линии различного назначения выступают основой автоматизации современного производства на предприятии. Они обладают следующими достоинствами: обеспечивают повышение производительности труда, сокращают длительность производственного цикла изготовления изделий, ускоряют оборачиваемость оборотных средств за счет уменьшения размеров незавершенного производства, улучшения использования основных фондов и капитала, увеличения выпуска продукции в единицу времени с единицы оборудования или квадратного метра площади, а также приводят к улучшению качества продукции, снижению издержек производства и трудоемкости изготовления продукции, потерь от брака, к уменьшению накладных расходов на единицу продукции, благодаря ее выпуску в больших масштабах.

     До недавнего времени указанные  достоинства являлись главными  предпосылками по организации автоматизированного производства продукции машиностроительного профиля, однако, с переходом на рыночные условия хозяйствования эти преимущества по массовому выпуску в больших масштабах продукции исчезли.

     Под воздействием изменений спроса, возросшего удовлетворения потребностей населения в высококачественных товарах и услугах применявшиеся ранее технические и организационные формы создания автоматизированных производств оказались тормозом в развитии выпуска конкурентоспособной продукции.

     Эта экономическая необходимость  вызвала разработку и создание  гибких производств с их встраиванием в действующие производственные системы. Достоинства гибких производств:

1. незначительные инвестиции на перенастройку автоматизированного оборудования с выпуска продукции одного вида на другой, пользующийся повышенным спросом на товарном рынке у потребителя;
2. создание конкурентоспособных форм организации производства, позволяющих расширить выпуск продукции более дешевой и качественной за счет сокращения издержек производства;
3. возможность возместить инвестиции в создание нововведений за счет привлекательности товара, его рекламирования по удовлетворению требований потребителя;
4. создание производств по сервисному обслуживанию нововведений за счет привлечения высококвалифицированных кадров с организацией конкурентоспособных служб, обеспечивающих качественную эксплуатацию сложных технических систем;
5. более динамичная и ускоренная возможность переналадки оборудования, используемого в гибком автоматизированном производстве при изменении структуры конструкции и технологии производства;
6. использование преимуществ маркетинговых исследований для прогнозирования выпуска новых товаров и заблаговременной подготовки производства продукции повышенного спроса;
7. обеспечение мобильности использования производственных мощностей, капитала при всех формах инвестиций для выпуска новых изделий взамен продукции нерентабельной и не пользующейся спросом;
8. разработка и внедрение методологических основ организации производства с использованием автоматизированного оборудования, информационных технологий для обоснования объемов и масштабов гибкого производства под воздействием изменений спроса и предложения на рынке товаров;
9. разработка и осуществление мероприятий по стабильной и устойчивой деятельности предприятия, организованного на использовании гибких производств. [1, c.208-210]

     Развитие и широкое применение гибких автоматизированных производств обеспечивают получение экономического эффекта в значительных масштабах для предприятий, выпускающих конкурентоспособную продукцию за счет централизованного управления маркетинговыми, производственными, инвестиционными процессами, благодаря которым обеспечивается сокращение численности работающих, увеличение производительности труда в несколько раз. [1, c.220]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть
1. Определение и классификация гибких производств

     Гибкая автоматизированная система (ГПС) – это система станков и механизмов, предназначенных для обработки различных конструктивно и технологически сходных деталей небольшими партиями или поштучно без непосредственного участия человека. Составными частями ГПС являются подсистемы: технологическая, транспортно-накопительная, инструментального обслуживания и автоматизированного управления с помощью ЭВМ.

     Центральным элементом ГПС является гибкая технологическая система (ГТС), которая представляет собой совокупность многооперационных станков с ЧПУ (типа обрабатывающего центра), непосредственно осуществляющих обработку предметов. [3, c.152-153]

     Для классификации гибких производств используются следующие исходные данные и положения:

1. номенклатура изделий сборочных единиц деталей изменяется в зависимости от объемов заказа в соответствии с заключенными договорами;
2. совершенствование конструкции изделия (технической системы) осуществляется по требованию потребителей, которые, в свою очередь, влияют на изменение технологического процесса изготовления изделия;
3. состав и состояние основного, вспомогательного оборудования определяются с учетом необходимости изменения номенклатуры изделий;
4. гибкость производства проявляется в его свойстве переходить в пределах технических, технологических возможностей из одного работоспособного состояния в другое для исполнения очередного задания либо оказания услуги потребителю.

     На основании данных положений различаются такие виды гибкости, как производственная, технологическая, интерактивная. Все эти виды образуют понятие гибкости производственной системы, адаптирующейся к изменяющимся условиям рынка. Производственная гибкость дает возможность обеспечить расширение выпуска допустимого множества наименований изделий, т.е. изменение перечня выпускаемых изделий позволяет производственной системе видоизменяться по выпуску новой продукции без существенной перестройки производства.

Производственная  гибкость основывается на технологической изменяемости основного, вспомогательного оборудования для создания технологических процессов, обеспечивающих нововведения за счет его переналадки для удовлетворения требований потребителей и производителей.

Операционная  гибкость характеризует производство, его свойство приспосабливаться к расширению либо уменьшению номенклатуры изделий по объемам, срокам выпускаемой продукции.

Интерактивная гибкость производства заключается в использовании интеллектуальных возможностей функционирования пользователя и разработчика гибких систем в новых условиях изменения ассортимента продукции, производственных мощностей предприятия в зависимости от сложности и характера выпускаемой продукции.

Перечисленные свойства, характеризующие  гибкость производственных систем, образуют многоуровневую структуру организации производства. В этой связи признаками классификации гибкости могут быть следующие:

1. по степени массовости производства: гибкость применительно к условиям единичного, серийного, крупносерийного, массового производства под влиянием изменения спроса и предложения на товарном рынке;
2. по уровню механизации, автоматизации производства: механизированные, комплесно-механизированные, автоматизирован-ные, комплексно-автоматизированные основные, вспомогательные, транспортные, обслуживающие процессы производства;
3. по характеру применяемой технологии, оборудования и оснащения: производства с использованием станков-автоматов, робототехнических систем, манипуляторов, созданных на базе прогрессивной технологии и передовых форм организации производства, групповых, технологических процессов, конструктивно-унифицированных рядов изделий; [1, c.211-212]
4. по производственно-организационным признакам:

• гибкий производственный модуль (ГПМ) - это технологическая единица оборудования (станок с ЧПУ), оснащенная манипуляторами или роботами для загрузки-выгрузки деталей и магазином для инструмента. Главная особенность ГПМ — возможность работы без участия человека и способность встраиваться в систему более высокого ранга; [2, c.153]
• гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) - гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций;
• гибкий автоматизированный участок (ГАУ) - гибкая производительная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;
• гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) - гибкая производственная система, представляет собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных и роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры; [3, c.104]
• роботизированный технологический комплекс (РТК), функционирующий как единица технологического оборудования (промышленного робота, средства оснащения), осуществляющая многократные циклы при изготовлении деталей.

     Для функционирования в гибкую производственную систему наряду с перечисленными ГПМ, ГАЛ, ГАУ, ГАЦ, РТК входят автоматизированная складская, транспортная, инструментальная системы, механизированная система уборки отходов, система автоматизированного контроля.

 

 

 

 

 

2. Определение параметров гибких автоматизированных производственных систем

     Глоссарий понятий и параметров гибких производственных систем, относящихся к их проектированию и созданию, вмещает в себя следующее: изменение ассортимента и перечня объема продукции, производительность, производственную мощность, коэффициент ее использования (загрузки), темпы выпуска продукции, ритм, количество оборудования различного назначения, численность обслуживающего персонала, загрузку оборудования при последовательном, параллель ном видах движения предметов труда, грузооборот, количество транспортных средств, их скорость, издержки производства и реализации продукции, изменение цены, прибыли, рентабельности производства изделий, устойчивость предприятия, конкурентоспособность производства и продукции.

Основной ячейкой гибкой производственной системы является гибкий производственный модуль, от которого зависит производственная мощность линии, участка, цеха. Ведущим параметром гибкой автоматизированной линии выступает технологическая, цикловая и фактическая производительность.

     Технологическая производительность (П_т) определяется как величина, обратная времени обработки изделия, по формуле:

П_т = ,

Где t_p.x - время рабочего хода (трудоемкость изготовления изделия на одной операции).

     Цикловая производительность (П_ц) рассчитывается как величина, обратная длительности рабочего цикла (Т_ц), включающая время рабочих (t_p.x) и холостых ходов модуля (t_x.х) по формуле:

П_ц = ₌

     Фактическая производительность (П_ф), вызванная различными причинами простоев, составляет долю от цикловой производительности. Вычисляется по формуле:

П_ф = α ∙ П_ц,

где α - отношения длительности рабочего цикла к сумме времени рабочих, холостых ходов и внецикловых простоев (Т_п). Находится по формуле:

α = =

     Производительность ГАЛ определяется как величина, обратная сумме рабочего цикла, внецикловых простоев и времени холостых ходов.

     Ритм выпуска изделия (r) как интенсивность производства вычисляется отношением фонда времени работы оборудования в смену (Т_с) к количеству изделий, подлежащих выпуску (N_ci), по формуле:

r =

      Темп рассчитывается как величина, обратная ритму. Количество оборудования (С_oi) определяется в зависимости от вида движения изделий во времени. При последовательном виде движения изделий оно находится отношением времени выполнения операции (t_ei) к ритму:

С_oi =

     Коэффициент  загрузки оборудования определяется  отношением трудоемкости изготовления  изделия к количеству оборудования  на одной операции и эффективному коэффициенту использования времени работы оборудования по формуле:

К_з = _,

где Т – трудоемкость изготовления изделия;

      - коэффициент использования времени работы оборудования.

     При параллельном виде движения коэффициент загрузки оборудования рассчитывается отношением времени изготовления партии изделий к эффективному фонду времени работы оборудования.

     Производственная мощность вычисляется произведением частных производительностей отдельных агрегатов и интенсивности транспортного потока.

     Количество транспортных средств устанавливается отношением затрат времени на погрузочно-разгрузочные работы к скорости транспортирования.

     Представленные параметры и расчетные формулы определения основных характеристик гибких автоматизированных производств составляют основу проектирования отдельных модулей поточных линий, участков, цехов предприятий. [1, c.213-214]

 

3. Эффективность гибких производственных систем

     Разработка и внедрение гибких производственных систем требуют значительных капитальных вложений на всех стадиях жизненного цикла данного вида производства, а это, в свою очередь, должно сопровождаться тщательным технико-экономическим обоснованием нововведений с определением экономического эффекта на каждой стадии жизненного цикла.

     Для определения экономического эффекта от создания конкурентоспособного изделия необходимо количественное соизмерение показателей качества с экономической эффективностью. В общем виде суммарный экономический эффект (Э_с) должен устанавливаться с учетом экономического эффекта на стадиях маркетинговых исследований, конструирования (Э_мк), производства и реализации (Э_п.р), эксплуатации (Э_э) по зависимости:

Э_с = Э_мк + Э_п.р + Э_э

     Согласно приведенной формуле возможен вариант, когда на одной или двух стадиях создания конкурентоспособного изделия экономический эффект может отсутствовать или принимать значение убытка. В этом случае необходимо, чтобы экономия в условиях производства (либо в условиях эксплуатации) изделия возмещала дополнительные затраты на его создание за период возврата инвестиций в гибкое производство.