Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf

механизированная или автоматическая линия может быть исполне­ на в трех вариантах:

1. Неразрывная цепь технологических, сборочно-сварочных ма­ шин, жестко связанных между собой единой системой линейного транспорта. Такие линии, как правило, строго синхронизированы и не имеют межпозиционных заделов и накопителей. Их называют сблокированными.

2. Система из гибко связанных технологических агрегатов, где каждая гибкая связь между агрегатами представляет собой уст­ ройство для приема, хранения и выдачи в соответствующее время изделий на следующую позицию. Эти устройства являются межпо­ зиционными буферными складами-накопителями. Линии второго типа называются расчлененными на агрегаты.

3. Система из гибко связанных групп технологических агрега­ тов, в каждой из которых агрегаты соединены между собой жесткой связью; гибкая же связь между группами (участками линии) пред­ ставляет собой буферный склад-накопитель, в функции которого входит прием, хранение и выдача в соответствующее время изделий на следующий участок линии. Такие линии называются расчленен­ ными на участки.

Основным недостатком сблокированных линий является их жест­ кая зависимость от случайных неполадок в любом звене линии и, как следствие, повышенное количество и время простоев всей линии по вине этих неполадок.

Расчет количества и длительности вынужденных простоев ли­ нии, определение коэффициента ее использования, нахождение максимально возможных отклонений операционного времени от заданной величины производятся известными методами теории ве­ роятности и математической статистики [8]. Следует, однако, отме­ тить, что по сварочному производству имеется настолько мало ис­ ходных данных для такого теоретического расчета, что представ­ ляется нецелесообразным приводить здесь достаточно сложную его методику, поскольку воспользоваться ею в большинстве случаев невозможно из-за отсутствия первичных данных и опытных коэф­ фициентов. Практически задача в этих случаях решается прибли­ женно, методом сравнения с аналогичными действующими линиями и агрегатами, а также нормативными расчетами по действующим для данного ведомства нормативам.

Современная организация поточных линий, в том числе механи­ зированных и автоматических, предусматривает два основных типа их осуществления: линии, сблокированные из отдельных агрегатов

349

с жесткой механической связью между ними, и линии, расчленен­ ные на отдельные агрегаты (либо на участки сблокированных агре­ гатов) с гибкой связью между ними.

В соответствии с данными, приведенными в литературных источ­ никах [8 и 16], наиболее экономичным и целесообразным типом автоматических линий являются линии второго типа, расчлененные на отдельные участки жестко сблокированных между собой автома­ тов, с устройством гибкой связи между этими участками. Такую гибкую связь осуществляют обычно в виде механизированных (либо автоматизированных) накопителей полуфабрикатов, потреб­ ляемых на последующих участках, включая последний. При этом ритм работы последнего участка, на котором выпускаются готовые изделия, принимают соответствующим заданному такту производ­ ства, а для предшествующих участков той же автоматической линии устанавливают несколько меньшие значения ритма потока, чтобы обеспечить возможность накопления полуфабрикатов в промежу­ точных накопителях (между участками). Вследствие этого началь­ ный и промежуточные участки линии имеют повышенную произво­ дительность по сравнению с последним участком. В процессе рабо­ ты линии каждый участок с повышенной производительностью выключается автоматически в том случае, когда последующий за ним накопитель окажется полностью загруженным. Включение в работу выключенных участков линии происходит также автомати­ чески, как только из загруженного накопителя начнется потребле­ ние имеющегося в нем запаса полуфабрикатов последующими агре­ гатами линии.

Такая работа линии позволяет обеспечить гарантированную бес­ перебойность выпуска продукции с последнего участка и стабиль­ ность заданного для него такта производства. Исключение состав­ ляют лишь случаи аварий оборудования на последнем участке ли­ нии. Таким образом, при отсутствии серьезных аварий оборудова­ ния на последнем участке, обеспечивается достаточно высокий коэф­ фициент использования этого участка, а следовательно, и всей линии в целом, поскольку отдельные простои выключенного оборудо­ вания начального и промежуточных участков линии компенсиру­ ются их повышенной производительностью и не снижают заданного выпуска продукции линии. Кроме того, простои выключенного обо­ рудования не влекут за собой простоев рабочих ввиду отсутствия последних на автоматизированных участках линии.

Описанная выше организация работы может быть рекомендова­ на лишь для автоматических линий, в которых автоматизированы не только все технологические и вспомогательные операции, но и операции управления производственным процессом. Поскольку, однако, в сварочном производстве таких автоматических линий по­

350

ка еще сравнительно немного, то значительно большее применение получили линии со свободным ритмом, на которых выполняются не только автоматизированные операции, но и операции, выполняе­ мые вручную. Требования для осуществления таких поточных ли­ ний отличаются от указанных выше для полностью автоматизиро­ ванных линий и заключаются в следующем.

Фактическая длительность операций на любой позиции линии со свободным ритмом не может быть строго постоянной и обычно колеблется с более или менее значительными отклонениями А от своего среднего расчетного значения tn. Поэтому в сблокированных линиях первого типа ритм потока приходится задавать с учетом возможных отклонений операционного времени по верхнему пре­ делу (tn + А).

На расчлененных поточных линиях второго типа, в отличие от сблокированных линий первого типа, ритм потока определяется средним значением операционного времени tn, без учета его откло­ нений А, так как благодаря запасам в буферных емкостях между участками линии компенсируются колебания величины tn и усред­ няется ее значение на выдаче изделия. Следовательно, для линий, расчлененных на отдельные участки (или агрегаты) с гибкой связью, г = tn. Расчленение линий на участки с гибкой связью ликвидиру­ ет также и другой недостаток жестко сблокированных линий, заключающийся в повышенном числе простоев из-за неполадок в любом ее звене. Поэтому коэффициент использования технологиче­ ского оборудования в расчлененных линиях выше, чем в сблокиро­ ванных. Указанное преимущество расчлененных линий тем сущест­ веннее, чем больше величина отклонений операционного времени от заданной средней величины tn.

В этом смысле для сварочного производства весьма характерны сборочные участки линии, на которых операционное время сильно зависит от качества и точности собираемых заготовок и колеблется в больших пределах. Заготовки, размеры которых близки к номи­ нальным, собираются быстрее заданного ритма и, наоборот, при зна­ чительных отклонениях размеров заготовок они собираются дольше.

Напомним, что отдельные автоматизированные участки или аг­ регаты расчлененной линии могут работать по рефлекторной систе­ ме последовательного управления, при которой ритм потока всегда подвержен некоторым колебаниям, зависящим не только от инди­ видуальных неточностей заготовок, но и от точности срабатывания командных и вспомогательных механизмов. Этот недостаток также ликвидируется при включении в линию буферных складов-накопи­ телей.

На расчлененных линиях при отказе предыдущего участка (или агрегата) запас в буферной емкости перед последующим участком

351

будет источником питания его, пока не иссякнет этот запас пли пока предыдущий участок снова не начнет работать. Аналогично при от­ казе последующего участка продукция предыдущего участка будет попадать в буферную емкость, установленную в конце его, до тех пор, пока указанная емкость не будет заполнена до отказа, либо по­ ка последующий участок не начнет снова работать и потреблять поступающие из этой емкости заготовки.

Следовательно, наличие буферных емкостей позволяет умень­ шить простои каждого из смежных участков по вине другого на все то время, в течение которого участок, оставшийся работоспособ­ ным из двух смежных, может работать на пополнение или за счет расхода буферного запаса. В остальной части времени простоя отказавшего участка (если она будет) вынужден простаивать и смеж­ ный участок. Таким образом, ко времени простоя поврежденного участка добавится еще часть времени простоя смежного участка. Однако добавится лишь часть, а не все время простоя полностью, как в линиях сблокированного исполнения (I типа). Доля просто­ ев одного из смежных участков из-за недостатка запаса в нако­ пителе или из-за отсутствия места в нем, добавляющаяся к соб­

Этот коэффициент имеет большое значение при определении опти­ мального количества участков расчлененной линии и емкости меж­ участковых накопителей.

Производительность линии существенно зависит от разделения ее на последовательные участки, соединенные между собою буфер­ ными складами-накопителями.

Условие равенства усредненной продолжительности операций на соседних участках линии (см. п. 1) равносильно условию устой­ чивости колебаний буферного запаса. Поэтому такой буферный за­ пас называют пульсирующим. Колебания пульсирующего запаса совершаются в определенных пределах, нижний из которых равен нулю, а верхний близок к емкости буферного склада-накопителя а.

Одними из основных параметров автоматической линии, расчле­ ненной на участки, являются число участков и емкость межучаст­ ковых складов-накопителей. Поскольку эффективность расчленения линии существенно уменьшается из-за усложнения ее механизмов и, следовательно, удорожания, чрезмерное дробление линии на участки нецелесообразно.

352

Если исходить из критерия наибольшей производительности ли­ нии, то оптимальным числом участков будет такое, которое удов­ летворяет требованию минимальных потерь времени на простои из-за настроек отдельных ее элементов и устройств (по Владзиевскому А. П.):

(восстановления работоспособности) проектируемой линии при ее сблокированном исполнении (без расчленения) к удельной длитель­ ности настройки Вн одного накопителя; б — коэффициент междуучасткового наложения потерь.

Если исходить из критерия наименьшей стоимости выпускаемой продукции, то оптимальное число участков при расчленении линии

шино-минуты проектируемой линии при сблокированном ее испол­ нении к эксплуатационной себестоимости машино-минуты нако­ пителя.

Из приведенного выражения следует, что для расчлененных ав­ томатических линий, оборудованных очень недорогими накопитель­ ными устройствами, основная расчетная формула (50) (когда ф оо) переходит в формулу (49) и, следовательно, критерии производи­ тельности и экономичности в этом случае совпадают.

Исследование зависимости (48) между величинами б и а показы­ вает, что с увеличением емкости накопителя коэффициент наложе­ ния потерь б резко падает только при малых значениях а. Однако уже при а > 2 интенсивность уменьшения коэффициента б сущест­

венно снижается, а при а > 10 дальнейшее увеличение емкости на­ копителя практически не оказывает влияния на уменьшение коэф­ фициента междуучасткового наложения потерь. Отсюда следует, что емкость накопителя а между участками расчлененной линии дол­ жна обеспечивать вместимость десятикратного числа изделий, накапливающихся или расходуемых на протяжении настройки сред­ ней длительности:

где t — заданный для проектируемой линии такт производства;

— средняя продолжительность настройки (простоя) линии.