3.5. Визначення складу устаткування

    Аналіз компонувальних рішень ГВС показує, що інтеграція окремих ГВМ у ГВС визначається трьома видами зв’язків:

1) транспортування заготовок деталей між складом, позиціями встановлення (зняття), контрольно-вимірювальним модулем і ГВМ. При цьому розміщення ГВМ залежить від обраної транспортної системи, а також організації централізованого чи децентралізованого складування;

2) подачею загального інструмента у ГВМ;

3) інформаційними потоками між ЕОМ, що керують різними модулями системи.

    Для реалізації першого і другого видів зв’язків використовуються так звані автоматизовані транспортно-складські системи (АТСС), що призначені для виконання наступних функцій:

• транспортування об’єктів (деталей, заготовок, складальних одиниць, інструмента тощо) на прийомні позиції ГВМ для їх оперативного положення;
• збереження об’єктів на проміжних позиціях (міжопераційні заділи) з наступним їх транспортуванням на прийомні позиції ГВМ для здійснення подальшого процесу виготовлення;
• транспортування об’єктів на позиції контролю і повернення їх на прийомні позиції для подальшого виготовлення;
• транспортування об’єктів на позиції розвантаження і передачі транспортних засобів, що звільнилися, на позицію завантаження.

    Особливості й основні типові структури АТСС ГВС були розглянуті в курсі "Основи автоматизованого виробництва".

    У цьому курсі ми докладно зупинимося на основних підсистемах АТСС, а саме: підсистемі транспортування і підсистемі складування та комплектації.

    Транспортна система ГВС може складатися тільки із системи транспортування деталей або містити в собі ще і систему транспортування інструмента.

    Транспортна система деталей зв’язує між собою ГВМ, а також забезпечує своєчасну подачу до них заготовок і вилучення готових деталей.

    Транспортна система інструмента здійснює своєчасну доставку і заміну окремого інструмента або всього магазина інструментів.

    Транспортна система розташовується вздовж ГВМ з однієї сторони (прямолінійна) чи навколо них (кругова), а транспортування касет чи супутників із заготовками (обробленими деталями) здійснюється або за допомогою стрічкових чи роликових конвеєрів(безупинний транспорт), або за допомогою штабелів, АТМ тощо (дискретний транспорт).

    Безупинний транспорт простий за конструкцією, надійний. Однак він збільшує площу, що займає ГВС, і вимагає додаткових витрат на створення міжопераційних заділів, необхідність створення яких обумовлена непогодженістю за часом роботи ТО. Тому такий транспорт виправданий тільки для крупно-габаритних деталей.

    Дискретний транспорт ускладнює передачу супутників на ГВМ і назад. Однак він займає малу площу і дозволяє легко змінювати компонування системи. Такий транспорт використовується для деталей середніх розмірів і малогабаритних деталей.

    Визначення складу устаткування для транспортування деталей.

    На прикладі дискретного транспорту розглянемо визначення основних параметрів системи транспортування деталей, що включають: характеристику стелажа — наповнювача супутників, функцій і число позицій завантаження, розвантаження, контролю; функції та кількість рухомих транспортних засобів.

    Визначення характеристики стелажа
    Основною розрахунковою характеристикою стелажа є його місткість, що визначається кількістю супутників, необхідних для повного завантаження ТО під час роботи ГВС.

    Кількість же супутників визначається максимальною кількістю детале-установок різних найменувань, що можуть бути оброблені на ГВС:

К_{д.у .}= (Т₀·n)/(t_об.·N_M),

де Т₀ - місячний фонд роботи ТО (позиції, год.);
n - число ТО, що входить у ГВС;
t_{об .}- середня трудомісткість обробки однієї детале-установки, год;
N_M - середньомісячна програма випуску деталей одного найменування.

    Отримана кількість детале-установок визначає кількість комірок у стелажі. Мінімальна кількість комірок стелажа відповідає кількості детале-установок за умови, що для обробки одного найменування детале-установки використовується той самий супутник.

    Оскільки ГВС дозволяють обробляти широку номенклатуру деталей, яка може змінюватися в процесі експлуатації, то доцільно мати 10%-й запас комірок на випадок збільшення кількості оброблюваних деталей.

    Стелаж для збереження супутників може бути однорядним чи дворядним.

а - одноярусний; б - багатоярусний; в - однорядний.

    Дозволяє брати і ставити супутник у задану комірку з будь-якої сторони стелажа.

    Припускає ручне завантаження ТО у випадку виникнення аварійної ситуації в транспортній системі.

а - одноярусний; б - багатоярусний; в - дворядний.

    Має більшу компактність, ніж однорядний. Однак з’являються додаткові комірки — вікна передачі, що забезпечують передачу супутників з одного ряду на інший.

    Розрахунок числа позицій завантаження і розвантаження

    Функціонально позиції завантаження, де проводиться встановлення заготовок на супутники, і розвантаження, де готова деталь знімається з нього, можуть бути або розділені, або об’єднані. При поділі функцій у ГВС повинно бути два робочих місця, а при об’єднанні - одне, якщо воно встигає за часом виконати весь обсяг робіт.

    Розрахунок необхідного числа позицій k_поз здійснюється за формулою:

t - середня трудомісткість операції (завантаження або вивантаження, чи сумарна, якщо операції виконуються на одній позиції), хв;
k_д - кількість детале-установок, що проходять через позицію протягом місяця:

k_д= k_д.у.·N_м;
T₀ - місячний фонд роботи ТО (позиції), год.

    Розрахунок числа позицій контролю

    Як правило, перша детале-установка, а потім кожна позиція, проходять контроль. При цьому, якщо деталь обробляється на декількох ТО, то контроль відбувається після обробки на кожному з них.

    Необхідне число позицій контролю визначається наступним чином:

K_поз.к = (t_к· k_д.к)/(T₀·60),

t_к - сумарний час контролю однієї детале-установки, хв;
k_д.к - кількість детале-установок, що проходять контроль за місяць, шт.:

k_д.к.= k_д./n;
n = n₁/a₁a₂;

n₁ - кількість детале-установок, через які деталь виводиться на контроль за вимогою технолога;
a₁, a₂ - поправкові коефіцієнти, що враховують контроль першої детале-установки і виведення на контроль у зв’язку з роботою нового інструмента відповідно (за звичай a₁ = 1,15, a₂ = 1,05).

    Розрахунок числа рухомих транспортних пристроїв

    Робота ГВС накопичувачем для збереження супутників, позиціями завантаження-розвантаження супутників і позиціями контролю для перевірки результатів виконання операцій обробки, вимагає доставки супутників на ТЕ і назад.

    Ці функції виконують рухомв транспортні пристрої — штабелери (ШТ1 і ШТ2), розташовані по обидві сторони стелажа.

    a) Розрахунок числа ШТ1, розташованих з боку ТО.

    Штабелер, розташований з боку ТО, повинен виконувати наступні функції: переміщення супутників зі стелажа на ТО; з ТО на ТО; з ТО на стелаж.

    Наприклад:

    Знаючи відстань між ТО і швидкість руху штабелера, можна розрахувати сумарний час роботи штабелера з боку ТО

k₁ - число переміщень між стелажем і ТО;
t₁ - середній час, затрачуваний на передачу супутника стелаж -ТО чи Стелаж-т-стелаж (хв.);
k₂ - число переміщень між ТО;
t₂ - середній час, затрачуваний на передачу супутника ТО-ТО(хв.).
t₁ чи t₂ визначається часом передачі супутником штабелером:
    t_пер. = t' + t"
де t' = t_к + t_під + t_в - час, що витрачається на операцію "Підійти і взяти супутник";
t" = t_к + t_під + t_п - час, що витрачається на операцію "Підійти і поставити супутник";
t_к - час передачі кадру з ЕОМ на локальну систему ЧПУ, що керує штабелером:
    t_к = 1,5÷10 c;
t_в, t_п - час роботи розвантажувально-завантажувального пристрою по виконанню операцій "Взяти" і "Поставити" відповідно:
     t_в = t_п = 0,15÷0,25 хв;
t_під- час підходу штабелера до заданої точки:
    t_под = l_x/ v_x + l_y/ v_y ;
    v_x = 60 м/хв;
    v_y = 6 м/хв.

    Розрахувавши сумарний час обслуговування ТО, можна визначити кількість штабелерів для виконання цієї роботи.

    Коефіцієнт завантаження штабелера визначається як:

k_зав. = Т_обсл./Т_ш1,

Т_ш1 - місячний фонд роботи штабелера.

    Якщо k_зав. 1, то необхідно мати два штабелери:

    б) Розрахунок кількості ШТ2, розташованих з боку позицій завантаження, розвантаження та контролю.

    Функції, які виконує ШТ2, наступні:

• подача порожніх супутників на позицію завантаження;
• встановлення завантажених супутників на стелаж;
• доставка супутників на позиції контролю та розвантаження.

    Знаючи відстань між позиціями і швидкість пересування, можна розрахувати сумарний час роботи штабелера:

k₃ - число переміщень між стелажем і позиціями;
t₃ - середній час передачі супутника зі стелажа на позицію, хв;
k₄ - число переміщень між позиціями;
t₄ - середній час передачі супутника з позиції на позицію, хв,
t₃ - t₄ визначаються аналогічно t₁ та t₂.

    Визначення складу устаткування для транспортування інструмента

    ГВС включають крім, систем транспортування деталей, ще і системи транспортування інструмента. Для реалізації таких систем необхідно здійснювати автоматичну заміна інструмента на ТО. Така заміна може здійснюватися двома шляхами:

• заміна всього магазина;
• заміна окремих інструментів.

    Автоматична заміна всього магазина здійснюватися в момент перезавантаження ГВМ. Такий спосіб дозволяє: поза модулем підготувати весь інструмент і встановити його в необхідній технологічній послідовності; забезпечити простоту контролю якості інструмента та його стійкість.

    Однак даний спосіб має ряд недоліків:
    - недостатня місткість магазина;
    - великі втрати часу на зміну магазина при обробці деталей дрібними партіями;
    - необхідність додаткового інструмента, що повторюється при обробці різних деталей.

    Зміна окремих інструментів у магазині виключає такі недоліки. Однак у цьому випадку контроль за інструментом покладається на ЕОМ.

    Визначимо основні параметри транспортної системи для інструмента, що включають: визначені характеристики складу, число і функції рухомих транспортних засобів.

    Розрахунок складу інструментів
    Основною характеристикою складу інструментів є його місткість, що визначається числом інструментів, необхідних для обробки всієї номенклатури деталеустановок.

    Число інструментів, необхідне для обробки всієї номенклатури деталей на протязі місяця визначається по формулі:

k_и = k₁ + k₂,

k₁ = (k_д.у. · t_об)/ t_ин - число інструментів для обробки всієї номенклатури деталеустановок, шт.
t_об - середній час обробки одного найменування, хв.
t_ин - середній час роботи одного інструмента, хв.
    k₂ = n_дуб · k_д.у. - число дублерів інструмента для обробки місячної програми деталеустановок, шт.
n_дуб - середнє число дублерів на одну деталеустановку, шт.

    Дублери необхідні для інструмента з малою стійкістю (наприклад мітчики, розгортки і т.д.).

    Визначення числа рухомих транспортних пристроїв.

    Система транспортування інструмента з центральним багаторозрядним складом, розташованим над ГВМ і магазинами інструментів ТО, вимагає наявності рухомих пристроїв для доставки інструмента до ТО виводу його із системи.

    Для організації подачі інструмента в склад і виводу його, з нього необхідно мати підйомний пристрій. Розвантаження і завантаження інструмента здійснюють роботи-автооператори.

    Визначення основної характеристики підйомного пристрою.

    Основною характеристикою підйомного пристрою є число гнізд під інструмент.

    Продуктивність, що повинен забезпечити підйомний пристрій, розраховується по формулі:

n = (k_в.в · m)/ T_пу,

m - коефіцієнт, що враховує партійність деталей, шт.;
T_пу - місячний фонд роботи підйомного пристрою.

    Розрахунок числа роботів-автооператорів, розташованих з боку ТО.
    Ці роботи-автооператори здійснюють доставку інструмента з АСІ в магазини ТО ГВМ і назад.

    Для визначення числа роботів-автооператорів необхідно знати: кількість змін інструмента в магазині інструментів на протязі місяця і середній час виконання однієї зміни.

    Сумарний час, затрачуваний роботом-автооператором на обслуговування ТО визначається по формулі:

k_см - кількість змін інструмента на одному ТО протягом місяця, шт;
t_см - середній час зміни одного інструмента, хв;
n - кількість ТО у ГВС, шт.

    Сумарна кількість змін інструмента в системі протягом місяця визначається як:

k_см = k_и · m + k_д.зм.,

де k_і - кількість інструментів, необхідних для обробки всієї номенклатури деталей, шт;
m - коефіцієнт, який враховує партійність деталей:
m = 2, якщо всі деталі виготовляються місячними партіями;

якщо 50 % півмісячними партіями, то m = 1,5, якщо 25 % — m = 1,75 і т.д.;
k_д.зм. - число додаткових змін інструмента на ТО, шт., зв’язане з не-комплексністю його розміщення:
     k_д.зм. = 2·n_и.н. N_м.(k_д.у./ n_д.у),
де 2 - коефіцієнт, який враховує встановлення і зняття одного інструмента;
n_{ін .}- число інструментів, що не розміщується в магазині ТО, шт.;
n_д.у. = 1 - кількість детале-установок, одночасно оброблюваних на ТО, шт.
     t_зм. = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ ,
t₁ - підійти до комірки АСІ і взяти І;
t₂ - підійти до магазина ТО і взяти І;
t₃ - поворот і встановлення І з АСІ;
t₄ - підійти до комірки АСІ і поставити І.
     t₁ = t_к + t_під. + t_вз.,
де t_під. - час на підхід;
t_к - час передачі команди від ЕОМ у локальний пристрій керування робота автооператора;
t_вз - час на взяття інструмента:
    t₂ = t_к + t_під. + t_вз;
    t₃ = t_к + t_пов. + t_вст.;
    t₄ = t_к + t_під. + t_вст.;
t_к= 1,5÷10 c. - залежить від швидкодії ЕОМ;
    t_під. = l/v,
де l - довжина переміщення, м;
v-швидкість переміщення, v = 30÷60 м/хв;
    t_пов. = 0,02÷0,05 хв.

    Звичайно t_вз = t_вст. — 0,12÷0,25 хв.

    Кількість роботів автооператорів визначається як:

k_запр. = Т_обсл./ Т_р.а..

    Якщо k_запр. 1, то необхідно мати два роботи-автооператори для обслуговування ТО, що входить у комплекс.

    Розрахунок числа роботів-автооператорів розташованих всередині АСІ
    Вони найчастіше виконують дві функції: введення і виведення із ГВС інструмента й обмін інструмента між лініями АСІ.

    Для визначення числа роботів-автооператорів, що працюють в АСІ, потрібно визначити необхідну кількість переміщень робота-автооператора в цій зоні і середній час одного переміщення.

Т_обсл. = Т_в.в. + Т_обм.,

Т_в.в. - час на введення-виведення інструмента з ГВС, год;
Т_обм. - час на обмін, год.
    Т_в.в. = k_в.в. (t_в.в./60),
k _в.в. - число інструментів, що вводяться і виводяться із системи протягом місяця, шт;
t_{в.в .}- середній час одного введення-виведення, хв.

    Якщо весь інструмент, необхідний для обробки всієї номенклатури деталей знаходиться в АСІ, то k_в.в. = k_зн., де k _з.н. - кількість зношених інструментів, виведених із системи протягом місяця, шт.
        Якщо ж в АСІ невистачає місця для всього інструмента, то k_в.в. = k_і · m .

    Середній час виконання однієї операції по подачі нового інструмента дорівнює:

t_в.в. = t₁ + t₂ + t_п.н. + t₃ + t₄ + t₅ + t₆

t₁ - підійти до касети і взяти з неї інструмент.
Кожен інструмент, що завантажується в АСІ, контролюється на правильність встановлення. Зчитаний код порівнюється з заданим програмним номером. При їх співпаданні інструмент встановлюється в комірку складу, якщо ж ні — видаляється із системи;

t₂ - підійти до гнізда з кодовим пристроєм і вставити в нього інструмент;
t_п.н. - перевірка номера інструмента, що вводиться в АСІ;
t₃ -взяти інструмент із гнізда з кодовим пристроєм;
t₄ - підійти до комірки складу, повернутися на 180° і взяти інструмент;
t₅ - повернутися на 180° і поставити в комірку АСІ інструмент, взятий із гнізда кодового пристрою;
t₆ - підійти до вільного гнізда касети, повернутися на 180° і поставити туди інструмент, узятий з комірки АСІ.
    t₁ = t_к + t_під. + t_вз.
    t₂ = t_к + t_під. + t_вст.
    t₃ = t_к + t_вз.
Чи t₄ = t_к + t_під. + t_вз. + t_пов.
    t₅ = t_к + t_пів. + t_вст.
    t₆ = t_к + t_під. + t_вст. + t_пов.
    t_п.н. залежить від системи програмного забезпечення і дорівнює 0,1 хв.

    Ввівши необхідне на обмін інструмента між лініями АСІ.

- число змін інструментів між стелажами АСІ, шт.:
- середній час однієї зміни, хв.:

t₁ - підійти до комірки Ст-1 і взяти інструмент;
t₂ - підійти до комірки Ст-2 і взяти інструмент;
t₃ - поворот на 180° і встановити інструмент, узятий зі Ст-2, у гніздо Ст-1;
t₄ - підійти до гнізда стелажа Ст-2, що звільнилося, та поставити інструмент, взятий зі стелажа Ст-1.

    Позначення і величини, що складають ті ж, що й у формулах для робота-автооператора в ТО.

    Розрахувавши сумарний час, необхідний на введення і виведення інструмента і на обмін між стелажами АСІ, можна визначити кількість роботів-автооператорів для виконання цієї роботи. Для цього розраховується коефіцієнт завантаження робота-автооператора.

    Якщо k 1, то необхідно мати два роботи-автооператори для виконання цієї роботи.