Перспективы развития и прогноз выпуска гибких производственных систем в мире

На производительность труда в машиностроении в значительной мере влияет состав выпускаемого металлорежущего оборудования по степени его автоматизации, в связи с чем необходимо определение состава металлорежущего оборудования на планируемый период и перспективу. Многочисленные прогнозы и критический анализ тенденций изменения состава металлорежущего оборудования с начала XX в. позволяют определить изменения, которые с ним произойдут.

Первая половина XX в. характеризуется углублением разделения производства на серийное и массовое, которое предъявляет различные требования к составу металлорежущего оборудования. В единичном и серийном производствах преобладали универсальные станки, большое количество приспособлений, высокая квалификация рабочего. В массовом производстве, наоборот, использовались узкоспециализированные станки и автоматические линии.

Низкая производительность труда при использовании универсальных станков и невозможность использования для быстроменяющихся объектов производства оборудования массового производства значительно тормозили развитие всего производства.

В середине XX в. наметились два пути решения указанной выше проблемы. С одной стороны — увеличение партии одновременно обрабатываемых деталей за каждую переналадку за счет нормализации деталей и унификации узлов, их обработки группами, специализации производства; с другой стороны — создание переналаживаемых оборудования и автоматических линий.

Решающим явилось создание ЧПУ и станков типа обрабатывающих центров (ОЦ); последние являются одновременно широкоуниверсальными и полностью автоматизированными станками. С конца 1950-х гг. начался стремительный рост выпуска станков с ЧПУ и типа ОЦ. Началась автоматизация управления станками и всей производственной системой на базе применения ЭВМ. Автоматизация единичного и серийного производств фактически позволит устранить границы, которые существуют между единичным, серийным и массовым производствами. Широкая универсальность и мобильность, полная автоматизация на базе ЭВМ, блочно-агрегатный метод создания ОЦ и другого оборудования гибких производственных систем (ГПС) дают возможность еще больше повысить производительность труда и применять гибкие системы в массовом производстве.

Анализ развития технологии металлообработки за прошедшее столетие позволяет сделать определенный прогноз состава оборудования к началу третьего тысячелетия.

По данным комитета по использованию ЭВМ в производстве Национального исследовательского совета США, в настоящее время около 15 % производимых в мире станков объединены в ГПС.

Основной скачок в повышении производительности труда произошел на рубеже 1990-х гг., когда ГПС перестали быть экспериментальными; устаревание заводов преодолевается путем внедрения новой организации труда и технологии, соответствующей концепции ГПС.

В начале 1980-х гг. в мире, по зарубежным данным, насчитывалось примерно 125 ГПС (хотя первые из них появились в США еще в 1967 г.), в том числе в Японии — 40, в США — 26, в странах Западной Европы — 25.

В ряде западных стран работы по созданию ГПС ведутся по национальным программам, финансируемым правительствами, что связано с желанием ускорить более широкое внедрение этой новой техники в машиностроении.

Возрастает роль роботов в ГПС. Обычное место роботов будет на загрузке и разгрузке станка, но их можно использовать и для подачи паллет с инструментами с управляемых автоматических тележек на станок или в инструментальные магазины на станке. Роботы появляются на контрольных операциях и там, где необходима комбинация операций перегрузки и транспортировки.

Тесно связана с роботами и техника управляемых автоматических тележек. Автоматические тележки получат повсеместное распространение в ГПС. Обеспечение тележек энергией является еще одной проблемой.

Большинство фирм — создателей ГПС — ведут исследовательские работы по применению лазеров, на базе которых создаются прецизионные бесконтактные измерительные устройства. Основное преимущество их состоит в гибкости: размеры разной величины могут контролироваться практически одним устройством без его переналадки.

Трудной для автоматизации остается настройка режущего инструмента на заданный размер. Чаще всего это производится вне станка. Созданы системы, которые интегрируют станции настройки инструмента вне станка с контрольными устройствами на станке таким образом, что информация об установленном размере на инструменте посылается автоматически на станок вместе с предварительно настроенным инструментом.

Автоматизация производства не будет полной без диагностики различных неполадок и отказов. В будущем, особенно во время «безлюдной» ночной смены, система не должна останавливаться из-за первой же незначительной неполадки или отказа. Необходимо иметь в системе возможности не только для определения неполадок, но и для автоматического их устранения, с тем чтобы система могла продолжать работать.