развитие автоматизации производства

Содержание

1.     Введение

2.     История развития автоматизации производства

3.     Уровни автоматизации производственных процессов

4.     Современные черты автоматизации производства машин

5.     Автоматизация производства автомобилей

6.     Автоматизированная  или ручная сборка автомобилей: за и против

7.     Заключение

8.     Список использованной литературы

Введение

В настоящее время автоматизация производства является одним из основных факторов современной научно-технической революции, открывающей перед человечеством возможности преобразования природы, создания огромных материальных богатств, умножения творческих способностей человека.

Развитие автоматизации характеризуется рядом крупных достижений. Одним из первых было внедрение сборочных конвейеров Генри Форда в процесс производства. Значительный переворот в автоматизации производства произвели промышленные роботы и персональные компьютеры. Всё это подтолкнуло наше общество на путь нового автоматизированного управления процессом производства.

В настоящее время для эффективного функционирования предприятия повсеместно вводится автоматизация, она становится неотъемлемой частью всего производственного процесса. И это вполне оправданно и выгодно, ведь снижаются затраты и повышается качество продукции.

Автоматизированное производство — это система машин, оборудования, транспортных средств, обеспечивающая строго согласованное во времени выполнение всех стадий изготовления изделий, начиная от получения исходных заготовок и кончая контролем (испытанием) готового изделия и выпуска продукции через равные промежутки времени.

Целью данной работы является рассмотреть основные принципы работы автоматизированного производства  и сравнение их  с принципами ручной сборки.

История развития автоматизации производства

Самодействующие устройства — прообразы современных автоматов — появились в глубокой древности. Однако в условиях мелкого кустарного и полукустарного производства вплоть до XVIII в. практического применения они не получили и, оставаясь занимательными «игрушками», свидетельствовали лишь о высоком искусстве древних мастеров. Совершенствование орудий и приёмов труда, приспособление машин и механизмов для замены человека в производственных процессах вызвали в конце XVIII в. — начале XIX в. резкий скачок уровня и масштабов производства, известный как промышленная революция XVIII—XIX вв. Одним из таких устройств являлся конвеер Генри Форда.

В наши дни конвейер воспринимается всеми как вполне обычное инженерное решение, не то, что лазер или атомная электростанция. Ну, подумаешь, раньше мастер ходил вокруг какого-нибудь сложного агрегата и собирал его целиком один, а теперь едут эти агрегаты на конвейере и десятки мастеров прилаживают к ним каждый свою деталь или две. Да, производительность труда повысилась, но это же элементарно, что тут было придумывать. Но когда 100 лет назад с конвейера Генри Форда сошла первая продукция, это была настоящая революция в производстве, в экономике, в социологии, в философии.

Перед Промышленной революцией наиболее произведенные продукты были сделаны индивидуально вручную. Единственный мастер или команда мастеров создали бы каждую часть продукта. Они использовали бы свои навыки и инструменты, такие как файлы и ножи, чтобы создать отдельные части. Они тогда собрали бы их в конечный продукт, внеся изменения сокращения-и-попытки в частях, пока они не соответствуют и могли сотрудничать (производство ремесла).

В течение начала 19-го века разработка станков, таких как сокращающий винт токарный станок, металлический строгальный станок и фрезерный станок, и контроля за toolpath через зажимные приспособления и приспособления, обеспечила предпосылки для современного сборочного конвейера, делая взаимозаменяемые части практической действительностью.

Первый сборочный конвейер потока был начат на фабрике Richard Garrett & Sons, Работ Лейстона в Лейстоне в английском графстве Суффолк для производства портативных паровых двигателей. Область сборочного конвейера назвали "Длинным Магазином" вследствие его длины и была полностью готова к эксплуатации к началу 1853. Котел был поднят от литейного завода и помещен в начале линии, и в то время как это прогрессировало через здание, это остановится на различных стадиях, где новые части были бы добавлены. От верхнего уровня, где другие части были сделаны, более легкие части будут понижены по балкону и затем фиксированы на машину на уровне земли. Когда машина достигла конца магазина, это будет закончено.

Метод сборочного конвейера был неотъемлемой частью распространения автомобиля в американское общество. Уменьшенные затраты на производство позволили стоимости  моделей  находиться в пределах бюджета американского среднего класса. В 1908 цена на моделей  составляла приблизительно 825$, и к 1912 она уменьшилась приблизительно до 575$. Это снижение цены сопоставимо с сокращением от 15 000$ до 10 000$ в переводе на доллар с 2000 года.

Сложная техника безопасности — особенно назначающий каждому рабочему на определенное местоположение вместо того, чтобы позволить им бродить о — существенно уменьшила уровень раны. Комбинацию высокой заработной платы и высокой эффективности скопировали  большинство главных отраслей промышленности. Прибыль эффективности от сборочного конвейера также совпала со взлетом Соединенных Штатов. Сборочный конвейер вынудил рабочих работать в определенном темпе с очень повторяющимися движениями, которые привели к более продукции за рабочего, в то время как другие страны использовали менее производительные методы.

Крупный спрос на военную технику во время Второй мировой войны вызвал методы сборочного конвейера в судостроении и производстве самолетов. Тысячи Судов Свободы были построены, делая широкое применение изготовления заводским способом, позволив сборке судов быть законченными в неделях или даже днях. Произведя меньше чем 3 000 самолетов для Вооруженных сил Соединенных Штатов в 1939, американские производители авиационной техники построили более чем 300 000 самолетов во время Второй мировой войны. Vultee вел использование приведенного в действие сборочного конвейера для производства самолетов. Другие компании быстро следовали.

Уровни автоматизации производственных процессов

Автоматизация производственных процессов может осуществ­ляться на разных уровнях.

Автоматизация имеет так называемый нулевой уровень, если в производстве участие человека исключается только при выполне­нии рабочих ходов (вращение шпинделя, движение подачи инст­рументов и др.). Такую автоматизацию назвали механизацией. Можно сказать, что механизация — это автоматизация рабочих ходов. Отсюда следует, что автоматизация предусматривает меха­низацию.

Автоматизация первого уровня ограничивается созданием уст­ройств, цель применения которых — исключить участие человека при выполнении холостых ходов на отдельно взятом оборудова­нии. Такая автоматизация называется автоматизацией рабочего цикла в серийном и поточном производстве.

На первом уровне автоматизации рабочие машины еще не связаны между собой автоматической связью. Поэтому транс­портировка и контроль объекта производства выполняются с участием человека. На этом уровне создаются и применяются станки-автоматы и полуавтоматы. На автоматах рабочий цикл выполняется и повторяется без участия человека. На полуавто­матах для выполнения и повторения рабочего цикла требуется участие человека.

Например, современный токарный многошпиндельный авто­мат выполняет обтачивание, сверление, зенкерование, разверты­вание и нарезание резьбы на заготовке из прутка. Такой автомат может заменить до 10 универсальных станков за счет автоматиза­ции и совмещения холостых и рабочих ходов, высокой концент­рации операций.

Автоматизация второго уровня—  это автоматизация техноло­гических процессов. На этом уровне решаются задачи автоматизации транспортировки, контроля объекта производства, удаления отходов и управления системами машин. В качестве технологиче­ского оборудования создаются и применяются автоматические ли­нии, гибкие производственные системы (ГПС).

Автоматической линией называют автоматически действующую систему машин, установленных в технологической последователь­ности и объединенных средствами транспортировки, загрузки, контроля, управления и устранения отходов. Например, линия по обработке ведущей конической шестерни редуктора автомобиля высвобождает до 20 рабочих и окупается через три года при соответствующей программе выпуска.

Автоматическая линия состоит из технологического оборудо­вания, которое компонуется под определенный вид транспорта и связывается с ним устройствами загрузки (манипуляторами, лот­ками, подъемниками). Линия включает кроме рабочих позиций и холостые позиции, которые необходимы для осмотра и обслужи­вания линии .

Автоматическая линия механической обработки зубчатого колеса: 1 — пластинчатый транспортер; 2 — токарный станок; 3 — портальный манипу­лятор; 4 — зубообрабатывающий станок; 5 — агрегатный станок; 6 — моечная установка; 7 — шлифовальный станок; 8 — контрольная станция; 9 — емкость для бракованных деталей; 10 — лоток

Если линия включает позиции с участием человека, то она называется автоматизированной.

Третий уровень автоматизации— комплексная автоматиза­ция, которая охватывает все этапы и звенья производственного процесса, начиная от заготовительных процессов и заканчивая испытаниями и отправкой готовых изделий.

Комплексная автома­тизация требует освоения всех предшествующих уровней автома­тизации. Она связана с высокой технической оснащенностью про­изводства и большими капитальными затратами. Такая автомати­зация эффективна при достаточно больших программах выпуска изделий стабильной конструкции и узкой номенклатуры (произ­водство подшипников, отдельных агрегатов машин, элементов электрооборудования и др.).

Вместе с тем именно комплексная автоматизация позволяет обеспечить развитие производства в целом, так как имеет наи­большую эффективность капитальных затрат. Чтобы показать воз­можности такой автоматизации, рассмотрим в качестве примера автоматический завод по выпуску автомобильных рам в США. При выпуске до 10 000 рам в сутки завод имеет штат в 160 человек, который в основном состоит из инженеров и наладчиков. При работе без применения комплексной автоматизации для выпол­нения той же производственной программы понадобилось бы не менее 12 000 человек.

На третьем уровне автоматизации решаются задачи автомати­зации складирования и межцеховой транспортировки изделий с автоматическим адресованием, переработки отходов и управле­ния производством на базе широкого применения ЭВМ. На этом уровне участие человека сводится к обслуживанию оборудования и поддержанию его в рабочем состоянии.

Современные черты автоматизации производства машин

Автоматизация неразрывно связана с задачами производства, которые с течением времени меняются в зависимости от состоя­ния экономики. В современных рыночных экономических усло­виях можно выделить следующие черты автоматизации машино­строения.

1. Автоматизация стала технологически более гибкой. Это свя­зано со следующими факторами:

происходит более быстрое моральное старение изделий;

возрастает потребность в расширении круга модификаций машин;

повышаются требования к качеству и надежности машин;

увеличивается доля серийного и мелкосерийного производ­ства машин.

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) реализуется с помощью ГПС, которые создаются на базе станков с ЧПУ и с применением промышленных роботов.

2. Развитие автоматизации происходит на основе все более широкого внедрения микропроцессорной и компьютерной техники, особенно в системах управления и контроля. Использо­вание компьютеров облегчает труд инженеров и наладчиков, по­вышает надежность управляющих систем и позволяет в большей степени использовать потенциальные возможности прогрессив­ных технологий.

3. Значительное внимание уделяется автоматизации сборочных и заготовительных процессов.

В машиностроении трудоемкость сборочных и заготовительных процессов составляет от 15 до 30%, а степень автоматизации 15 ...20 % (в механообработке в отдельных отраслях машинострое­ния до 80 %).

Сборочное производство многолюдно, в результате качество и производительность подвержены влиянию субъектив­ных факторов. Объясняется это более сложными задачами, кото­рые приходится решать при автоматизации сборки.

Автоматизированная  или ручная сборка автомобилей: за и против

Ручная сборка автомобилей (Porsche 918 Spyder)

Гибридный суперкар Porsche 918 Spyder можно считать верхом современного технологического прогресса в области автомобилестроения. Собранный вручную на заводе в Штутгарт-Цуффенхаузене, он поражает своей изысканностью форм и практически неповторимыми техническими возможностями.

На заводе общей площадью в 4 тыс. кв. м работает всего 100 человек. Производственное помещение разбито на 18 участков, на которых проходит последние четыре этапа сборки суперкара. Немцы решили отказаться от конвейерной автоматической сборочной линии в пользу качества и индивидуальности производимых автомобилей.

Сборка одного Porsche 918 Spyder занимает примерно 100 часов. Технологические процессы включают в себя не только соединение отдельных деталей, но и непрерывное тестирование на каждом этапе. Все происходит хоть и намного медленнее, чем на роботизированной сборочной линии, но при этом процент неточностей и ошибок снижен до минимума.


Например,  на сборку двигателя Porsche 918 Spyder уходит 40 часов, а на обтягивание кожей козырька – всего 40 минут. Porsche целенаправленно завышает стандарты, чтобы автомобили известной немецкой марки выходили с завода без единого дефекта – это политика компании, видимо направленная на борьбу с нешуточной конкуренцией, которая развернулась сейчас в автомобильном мире с приходом на рынок китайских автопроизводителей.
Единственной автоматизированной системой является подъемная платформа с автономным питанием, которая удерживает автомобиль на удобной для рабочего высоте, а также позволяет изменять угол его наклона. Все остальное делается исключительно вручную. Даже стекло противотуманной фары устанавливается руками.


Правда во всем этом царстве «рукоделия» не обошлось и без технологических новшеств. Например,  ручные аккумуляторные шуруповерты контролируются при помощи Bluetooth. Они используются при наиболее точных работах, например сборке двигателя, трансмиссии и т.д. Каждый шуруповерт подключен по радиоканалу к единой системе управления. В базе данных последней записаны все параметры (усилие, количество оборотов и т.д.) для каждого технологического процесса.
Представители Porsche отмечают, что завод в Штутгарт-Цуффенхаузене – это своеобразный испытательный полигон как для инженеров, так и для новых инструментов, внедряемых компанией при производстве своих автомобилей.

Автоматизированная  сборка

Сборочный конвейер - производственный процесс (большую часть времени названный прогрессивным собранием), в котором добавлены части (обычно взаимозаменяемые части), когда незаконченное собрание двигается от рабочей станции до рабочей станции, где части добавлены в последовательности, пока окончательная сборка не произведена. Механически перемещая части в работу собрания и перемещая незаконченное собрание от рабочей станции до рабочей станции, готовое изделие может быть собрано быстрее, и с меньшим количеством труда, чем при наличии рабочих несут части к постоянной части для собрания.

Сборочные конвейеры - общепринятая методика сборки сложных пунктов, таких как автомобили и другое транспортное оборудование.

Сборочные конвейеры разработаны для последовательной организации рабочих, инструментов или машин и частей. Движение рабочих минимизировано по мере возможности. Все части или собрания обработаны или конвейерами или моторизованными транспортными средствами, такими как лифты вилки, или сила тяжести, без ручных грузоперевозок. Тяжелый подъем сделан машинами, такими как верхние подъемные краны или лифты вилки. Каждый рабочий, как правило, выполняет одну простую операцию.

Рассмотрите сборку автомобиля: предположите, что определенные шаги в сборочном конвейере должны установить двигатель, установить капот и установить колеса (в том заказе, с произвольными промежуточными шагами); только один из этих шагов может быть сделан за один раз. В традиционном производстве только один автомобиль был бы собран за один раз. Если установка двигателя занимает 20 минут, установка капота занимает пять минут, и установка колес занимает 10 минут, то автомобиль может производиться каждые 35 минут.

В сборочном конвейере сборка автомобилей разделена между несколькими станциями, вся работа одновременно. Когда одна станция закончена с автомобилем, она передает его на следующее. При наличии трех станций на в общей сложности трех различных автомобилях можно управлять в то же время, каждый на различном этапе его собрания.

После окончания его работы над первым автомобилем инсталляционная команда двигателя может начать работать над вторым автомобилем. В то время как инсталляционные работы команды двигателя над вторым автомобилем, первый автомобиль может быть перемещен в станцию капота и оснащен капотом, затем на станцию колес и быть оснащен колесами. После того, как двигатель был установлен на втором автомобиле, второй автомобиль двигается в собрание капота. В то же время третий автомобиль двигается в сборку двигателей. Когда двигатель третьего автомобиля был установлен, он тогда может быть перемещен в станцию капота; между тем последующие автомобили (если таковые имеются) могут быть перемещены в инсталляционную станцию двигателя.

Не принимая потери времени, перемещая автомобиль от одной станции до другого, самая долгая стадия на сборочном конвейере определяет пропускную способность (20 минут для установки двигателя), таким образом, автомобиль может производиться каждые 20 минут, как только первый автомобиль, занимающий 35 минут, был произведен.

Недостатки

Социологическая работа исследовала социальное отчуждение и скуку, которую много рабочих чувствуют из-за повторения выполнения той же самой специализированной задачи целый день. Поскольку рабочие должны стоять в том же самом месте в течение многих часов и повторить то же самое движение сотни времен в день, повторные раны напряжения - возможная патология охраны труда. Промышленный шум также оказался опасным. Когда это не было слишком высоко, рабочим часто мешали говорить. Промышленная эргономика позже попыталась минимизировать физическую травму.

Достоинства

• Рабочие не делают никакого тяжелого подъема.
• Нет наклонение или наклон.
• Никакая специальная подготовка не требуется.
• Есть работы, которые почти любой может делать.
• Есть занятость иммигрантам.

Заключение

В условиях постоянно изменяющегося нестабильного рынка (тем более многономенклатурного производства) важной задачей является повышение многофункциональности автоматизированного производства, с тем,  чтобы максимально удовлетворить требования, нужды и запросы потребителей, быстрее и с минимальными затратами осваивать выпуск новой продукции.

Автоматизация создает возможности для улучшения условий и подъема производительности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении прибыли, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и завоевать новые рынки и таким образом оставаться конкурентоспособным.

Конечно же,– это не единственный и далеко не последний способ улучшения функционирования предприятия. Большие возможности таятся в стимулирующей роли заработной платы. Другим оружием в этой борьбе является участие рабочих в управлении производством и повышении качества продукции. Однако автоматизация является доминирующим средством в достижении успеха в условиях глобализации международных экономических отношений.

Автоматизация производства имеет социально-экономическое значение, так как изменяет методы организации производственных процессов, повышает культурно-технический уровень работников, улучшает условия труда и качество продукции, способствует устранению тяжёлого физического труда. В основе автоматизации лежит системный подход к построению и использованию комплекса средств автоматического управления, регулирования и контроля. Она должна охватывать не только технологические процессы, но и функции управления, регулирования и контроля, реализуемые на базе высокоэффективной вычислительной и управляющей техники. Важное направление в автоматизации производством – применение средств оргтехники, автоматизации инженерных и управленческих расчётов.

Во всех случаях автоматизация производства должна иметь социально-экономическое обоснование, поскольку требует значительных затрат на создании или приобретение, содержание и использование автоматических и автоматизированных средств. Выбранный вариант технологического процесса с установленными средствами автоматизации должен обеспечить при его внедрении в условиях, тождественных по объёму выпуска продукции и срокам её изготовления, уровню качества, условиям труда и производства другим вариантом процесса, наибольшую экономию общественного труда и наименьшие затраты материальных ресурсов.

Список использованной литературы

1.     Владзиевский, А. П. Автоматические линии в машиностроении/ А.П. Владзиевский , М., 1998

2.     www.Rgost.ru / Эффективность автоматизированных систем управления// 17.11.2010

3.     МАШИНОСТРОЕНИЕ. Энциклопедия в 40 томах.

Раздел 1У. Расчет и конструирование машин

4.     Том 1У-4. Машины и оборудование кузнечно-штамповочного и литейного производства. Под ред. Ю.А.Бочарова, И.В.Матвеенко.М.: Машиностроение. - 2005. 925 с.