ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные принципы построения гибких комплексноавтоматизированных производств и задачи технической диагностики из "Диагностирование оборудования гибкого автоматизированного производства " Комплексная автоматизация технологических процессов уже давно является одним из важнейших направлений развития машиностроения. Для последних десятилетий характерен значительный прогресс в автоматизации массового и крупносерийного производства машин, сборочных единиц и деталей в различных отраслях промышленности. Степень комплексности автоматизации увеличивалась с ростом требуемого выпуска изделий и сопровождалась снижением трудоемкости путем улучшения технологических процессов, увеличения концентрации операций. Существенные результаты достигнуты в автомобильной промышленности, например, на ВАЗе длительность обработки трудоемких деталей исчисляется десятками секунд, а иногда и несколькимп секундами. На автомобильных заводах значительная часть оборудования включена в комплексные автоматические или автоматизированные поточные линии, автоматизированы технологические процессы не только в механосборочных, но и в заготовительных цехах (что позволило улучшить качество заготовок), для управления производством широко применяется современная вычислительная техника. В то же время автоматизация цехов серийного и мелкосерийного производства, где за оборудованием закрепляется большая номенклатура деталей, в настоящ,ее время еще только начинает внедряться, хотя на этих предприятиях и у нас и за рубежом производится подавляющая (70—80%) часть продукции машиностроения. [c.6] управляющие ЭВМ и микропроцессоры, совершило иерево-рот в принципах автоматизации процессов обработки информации, проводимой в ГАП с целью подготовки производства, планирования, диспетчеризации, управления, учета и контроля за состоянием оборудования, инструмента, оснастки и систем управления. [c.7] И ЛИНИЙ с применением переналаживаемого оборудования приведены на рис. 1.1. [c.8] Изучение сборочных единиц, входящих в состав станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, переналаживаемых агрегатных, протяжных, токарных автоматов и полуавтоматов, роторных линий, другого технологического оборудования и модулей ГПС, показывает, что подавляющее число механизмов, применяемых в этом оборудовании, является шаговыми механизмами прерывистого действия или для них характерны возвратно-поступательное, качательное или реверсивное вращательное движения. Не только для этих, но и для механизмов с вращательным движением выходного звена периодические остановки и повторные пуски, изменение скорости в соответствии с условиями обработки делают актуальным выбор законов разгона, торможения и переключения на другую скорость вращения. Изучение опыта эксплуатации автоматического оборудования на заводах автомобильной промышленности [23, 24] показало, что механизмы прерывистого действия, работа которых сопровождается значительными динамическими нагрузками и от которых во многих случаях требуют обеспечения точности конечных положений выходных звеньев или заданного уровня усилия замыкания (механизмы зажима, фиксации), являются наименее надежными. При непрерывном вращении пневмо- и гидродвигателей прерывистость и заданный закон движения обеспечиваются механизмами с остановками или с помощью пневмо- или гидроаппаратуры (часто с электроуправлением). [c.10] Законы движения в значительной степени определяют динамические характеристики, габариты, быстроходность и надежность механизмов, поэтому многие виды диагностики основаны на контроле законов движения. [c.10] При выборе закона движения возникает противоречие между требованиями надежности и быстроходности, определяющими производительность оборудования. Изменение закона движения в процессе износа или вследствие некачественной регулировки при эксплуатации может привести к существенному изменению основных характеристик (быстродействия, точности позиционирования), отказам и поломкам оборудования. Поэтому возникает необходимость контроля и восстановления заданного закона движения при эксплуатации и ремонте. [c.11] с одной стороны, ужесточаются требования к оперативности, достоверности и глубине диагностирования, с другой — облегчается и удешевляется применение автоматизированных процедур диагностирования благодаря широкому использованию ЭВМ и микропроцессоров для решения основных производственных задач. [c.12] Метод эталонных, (нормированных) модулей, наиболее широко используемый в настояш ее время, пригоден для всех видов оборудования. Основан на сравнении экспериментально определенных и расчетных (в частности, полученных на математических моделях) численных значений параметров и показателей качества (мощности, КПД, усилий, крутящих моментов, давлений, ускорений, подачи, амплитуд вибраций и т. п.) с их паспортными данными и нормами технических условий. Преимуществом метода является возможность разностороннега использования полученной информации (для проверки деталей на прочность и износостойкость, прогнозирования их ресурса, определения затрат энергии и т. п). С помощью модулей кинематических и силовых параметров могут быть рассчитаны квалиметрические показатели, используемые для оценки качества механизмов и при диагностировании. Реализация метода эталонных модулей, основанная на применении предельных значений одного или нескольких модулей и метода ветвей, при постановке диагноза не требует сложной аппаратуры и программного обеспечения. [c.13] Метод эталонных (нормированных) зависнмостей менее универсален и распространен. Основан на сравнении экспериментально полученных функциональных зависимостей параметров проверяемого узла с эталонными, найденными расчетным или экспериментальным путем. Например, применение зависимости коэффициента неравномерности подачи от скорости (разд. 8.1), средней скорости от длины хода (разд. 6.4), регрессионных зависимостей [7] и др. Этот метод часто требует применения более сложной аппаратуры, как, например, используемой при виброакустических исследованиях быстроходных механизмов. Перспективен как дополнительный метод, позволяющий повысить глубину и достоверность постановки диагноза. [c.13] Метод сопоставления и наложения осциллограмм основан на анализе одновременно записанных осциллограмм различных параметров или одного и того же параметра, но при разных условиях работы механизма. Он представляет собой усложненный метод эталонных осциллограмм, с помощью которого анализируется динамическая циклограмма модуля или устанавливается место возникновения дефекта путем записи кинематических и силовых параметров в различных точках привода и целевых механизмов одной из сборочных единиц. Метод универсален и особенно эффективен для диагностирования новых конструкций, при профилактических осмотрах и в сложных случаях для уточнения диагноза. Автоматизация его затруднительна. [c.14] Корреляционные методы применяются для обнаружения отклонений в характере зависимости между параметрами (взаимная корреляция) или в изменении параметра во времени (автокорреляция). Этот косвенный метод не требует сложного математического обеспечения и легко автоматизируется с помощью небольших ЭВМ. Пригоден для обнаружения крупных дефектов. [c.14] Метод определения предельных (аварийных) состояний является одним из наиболее простых и перспективных методов. Основан на обнаружении факта (без точного количественного определения) выхода устройств или систем в недопустимые или несоответствующие заданной программе области. В ряде случаев является частным случаем метода эталонных модулей. С помощью этого метода определяется недопустимое понижение уровня смазки, охлаждающей жидкости в емкостях, засорение фильтров, отключение питания электроэнергией, сжатым воздухом, поломка инструмента, попадание руки робота или роботизированной тележки в недопустимую зону, отсутствие заготовок или инструмента и т. п. Для систем, использующих этот метод, характерна активная ответная реакция — световая или звуковая сигнализация у станка, выключение и остановка движущихся частей оборудования или отдельных механизмов, включение резервного питания, передача информации в другие подразделения и диспетчерскую. [c.14] Тестовые методы диагностирования основаны на подаче стимулирующих воздействий. При диагностировании систем управления и ЭВМ в заданные точки схемы подаются электрические сигналы, регистрируются и анализируются отклики на них. В настоящее время программное обеспечение для этих целей создается в процессе разработки систем управления и потребитель получает пакет диагностических программ. К тестовым методам относится также метод проверки станка при обработке контрольной заготовки определенной формы (по предельной стружке, погрешностйм обработки различных участков). [c.15] Ряд перечисленных методов позволяет выявлять дефекты по косвенным признакам, но многие требуют количественного определения и нормирования показателей качества машин и механизмов. [c.15] Ввиду многообразия условий построения гибких производств, широкой номенклатуры заготовок и обрабатываемых деталей, вариантности технологических процессов получения заготовок, их обработки и сборки выделение свойств и критериев, необходимых для количественного определения работоспособных состояний систем, определение их связи представляет важную, но сложную задачу. Ниже предпринята попытка применения для этих целей аппарата квалиметрии. [c.15] Количественное определение параметров и критериев качества необходимо не только для определения работоспособных состояний и назначения допусков на контролируемые параметры, но и для оценки качества ГПС, построения математических моделей, назначения и проверки паспортных значений, реглаА1ентирования условий правильной регулировки и настройки механизмов и систем. Такое широкое и разностороннее применение квалиметрических данных составляет одну из существенных сторон системного подхода к проведению натурных экспериментальных исследований и вычислительных экспериментов. Так как на разных стадиях жизни оборудования эта информация используется для решения многих задач, то при системном подходе значительно снижается стоимость работ по разработке диагностических методов и других методов повышения надежности оборудования. Поэтому в дальнейшем в книге будет рассматриваться возможность использования полученной информации не только для решения задач ТД, но и для повышения надежности систем, улучшения конструкции, повышения безопасности работы и др. [c.15] В настоящее время еще только отрабатывается терминология, относящаяся к оборудованию и методам построения ГАП [9, 13, 18, 59]. Еще меньше разработаны критерии оценки качества такого производства. Поэтому вначале перечислим те основные свойства, с помощью которых можно оценить качество ГАП универсальность, мобильность, гибкость, живучесть, надежность (включая долговечность, безотказность), производительность труда (в частности, ее повышение за счет сокращения численности персонала), производительность оборудования и его стоимость, коэффициент использования, контроле- и ремонтопригодность, трудоемкость обслуживания и ремонта, стоимостьоснастки, математического обеспечения, занимаемые площади, себестоимость и качество продукции, объем незавершенного производства, условия работы персонала в основных и вспомогательных цехах гибкого производства. Нетрудно видеть, что учитываются как достаточно обобщенные, так и частные, взаимозависимые свойства, имеющие подчиненное значение, но существенные ввиду специфических условий работы ГАП. Не все эти свойства численно оцениваются нри проектировании. Для составления таблицы уровней оценки качества воспользуемся методическим подходом работы [4], основанным на опыте оценки качества различных товаров, оборудования и процессов. [c.17] Как уже отмечалось в разд. 2.1, на высшем уровне (вершина графа) находится интегральное качество. Оно определяется путем сопоставления результатов, полученных обществом (качество ГАП),— первый уровень табл. 2.1, и затрат, понесенных обществом на разработку, производство и функционирование ГАЩ включая незавершенное производство, затраты на приобретение, обслуживание, переналадку, ремонт, модернизацию оборудования, оснастки, инструмента, создание математического обеспечения всех видов, зарплату персонала и расходы на удовлетворение его культурных потребностей, повышение квалификации, стоимость постройки и содержания зданий, коммуникаций и т. п. Результаты, полученные обществом, делятся на две группы (2-й уровень) основную — проявление заданной функциональности на всех этапах жизненного цикла и на дополнительную— эстетические свойства оборудования и производственных помещений, зданий. [c.17] Вернуться к основной статье