Хронологическое развитие ГПС делится на несколько периодов:
1 период (60-70-е гг.) – разработка и проверка базовых принципов создания технологии будущего;
2 период (80-е гг.) – разработка и создание элементной техники и технологии;
3 период (90-е гг.) – разработка и создание системных комплексов гибкого производства.
Результаты развития ГПС этих периодов следующие:
продуктом первого периода стали такие новинки, как промышленный робот, обрабатывающий центр, микропроцессор, автоматизированное рабочее место проектировщика и др.;
второй период характеризуется первыми попытками реализовать методологию локально-комплексной автоматизации производства. Так возникли робототехнические комплексы (РТК), гибкие модули, линии и участки;
в третьем периоде появились гибкие технологии с высоким уровнем машинного интеллекта техники управления производством.
Концептуальные характеристики ГПС (автоматизация и гибкость) могут быть реализованы только при высоком уровне взаимосвязи и сбалансированности техники, технологии, информационно-программного обеспечения, подготовки соответствующих кадров, организации и управления.
По технологическому признаку ГПС в различного рода дискретных производствах могут быть разделены на 2 группы:
1) ГПС первой группы предназначены для выпуска с высокой производительностью крупных серий узкого спектра изделий, характеризующихся высокой степенью конструктивного и технологического подобия. Такие технологические задачи решают, применяя разновидность ГПС, называемую гибкой поточной линией (ГПЛ). Изделие проходит производственный цикл, который определяется технологическим маршрутом и соответствующим этому маршруту расположением оборудования. Одновременно в производстве в условиях гибкого потока могут находиться изделия только какого-нибудь одного наименования;
2) для ГПС второго поколения характерны нелинейные схемы организации производства, при которых порядок прохождения деталями технологических маршрутов определяется не конфигурацией технологической линии. А зависит от уровня загрузки тех или иных станков системы. Технологические маршруты, таким образом, изменяются в зависимости от состояния всей производственно-технической системы в целом, что позволяет оптимизировать загрузку станков, сократить объем незавершенного производства и время пролеживания деталей. Таким образом, многономенклатурные дискретные гибкие производства, независимо от их природы, характеризуются одновременной работой над несколькими изделиями с выполнением при этом отдельных операций технологического маршрута на характерном для этих операций технологическом оборудовании либо с привлечением специализированного для выполнения этих операций персонала.
При анализе и решении о внедрении ГПС рассматриваются следующие проблемы: анализ состояния, тенденции, цели и критерии создания ГПС, характеристика особенности организации производства в условиях ГПС, проектирование ГПС в целом и по отдельным элементам, взаимосвязь ГПС с системами управления производства и всего предприятия, определение предварительной экономической эффективности до внедрения, внедрения системы, поддержание ее в состоянии эффективного функционирования.
3.2 Производительность и компоновка автоматических линий
Первоначальный мировой опыт разработки и внедрения наглядно показал жизнеспособность ГПС как высокоинтенсивной, трудосберегающей формы производства. Даже далеко не самые совершенные ГПС позволяют увеличить в среднем коэффициент использования оборудования на 30%, уменьшить его простой на 40 %, снизить стоимость единицы продукции на 10%, уменьшить потребность в персонале на 30%, обеспечить поточное изготовление единичных партий изделий, поступающих в случайном порядке при номенклатуре до нескольких десятков единиц. Естественно, что основной упор был сделан и на автоматизацию вспомогательных операций, обеспечение автоматического функционирования оборудования в вечерние и ночные смены, резкое сокращение времени переналадок, переоснащение, смену инструмента, автоматизацию управления материалами и информационными потоками. Применение различного рода ГПС позволило повысить производительность на 200-500 %.
3.3 Гибкие автоматизированные производства и гибкие производственные системы
Гибкое производство - это производство, которое позволяет за короткое время и при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудование, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технического назначения оборудования.
В настоящее время особенно остро ставится вопрос о дальнейшей интенсификации производства, повышении его эффективности и обеспечении выпуска конкурентоспособной продукции. Достижение этих целей возможно лишь при осуществлении существенного роста производительности технологического оборудования и широкой его автоматизации. Эффективным средством реализации указанного является широкое применение гибких производственных систем (ГПС) и гибких производственных комплексов, управляемых от ЭВМ и работающих по принципу гибко переналаживаемых технологий.
В ГПС можно автоматизировать практически все технологические операции. Традиционный подход к построению ГПС состоит в замене универсального неавтоматизированного оборудования станками с ЧПУ или многооперационными станками со сменными спутниками на объединения групп станков единой ЭВМ.
Основными частями автоматизированных комплексов (ГПС) являются:
- автоматизированные транспортные системы подачи заготовок, удаления готовых деталей, подачи инструмента и его возвращения на склад;
- группы станков с автоматизированной сменой инструмента;
- центральная ЭВМ, управляющая их действиями.
В технически развитых странах накоплен опыт создания ГПС, компоновка которых зависит от многих факторов:
алгоритма работы оборудования и его состава,
степени автоматизации ГПС,
потоков заготовок, инструментов, информации,
организации транспортно-накопительных систем.
В конце 60-х гг. Прогресс вычислительной техники и средств автоматизации технологических процессов достиг такого уровня, что в промышленно развитых странах был поставлен вопрос о крупномасштабной автоматизации на основе ЭВМ. В то время было трудно ответить точно, где проявится наибольший эффект от внедрения новых технических средств - в технологии или производстве. Поэтому в 70-х гг. отдельно друг от друга стали развиваться главным образом 2 сферы:
1. автоматизация обработки информации - автоматизированные системы управления (АСУ), системы автоматического управления (САПР???)
2. автоматизация технологии производства - технологическое оборудование с ЧПУ, автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), промышленные роботы (ПР).
Опыт показал, что обработка информации (автоматизированная) в отрыве от автоматизации технологии не приводит к желаемым результатам. Поэтому в 80-х гг. был взят курс на интеграцию указанных сфер автоматизации. Наиболее интенсивным направлением такой интеграции является создание автоматизированных производственных систем, получивших название гибких производственных систем (ГПС).
Периоды развития:
1. 60-70 гг. - продуктом первого периода стали такие новинки, как промышленный робот, обрабатывающий центр, микропроцессор, автоматизированное рабочее место проектировщика и др.
2. 80-е - характеризуется первыми попытками реализовать методологию локально-комплексной автоматизации производства. Так возникли робототехнические комплексы (РТК), гибкие модули, линии и участки.
3. 90-е - появились гибкие технологии с высоким уровнем машинного интеллекта техники управления производством.
ГПС является принципиально новой формой организации и интеграции производства на основе внедрения новой техники и технологии управления. В результате изменения и совершенствования форм организации сокращается живой овеществленный труд в единице продукции. С внедрение ГПС организуется "безлюдное" производство, достигается высокая производительность многооперационного оборудования и его непрерывная работа. (В настоящее время безлюдность уже не рассматривается как основная техническая цель создания ГПС. Более перспективным с точки зрения снижения эксплуатационных издержек, повышения гибкости и особенно надежности работы ГПС считается сочетание передовой технологии и высококвалифицированной работы на более высокой ступени организации производства)
Внедрение ГПС требует определения экономической целесообразности уровня гибкости автоматизации определенного объекта. Экономический критерий - своеобразный компромисс между уровнем гибкости и размерами расходов на новую технику и перестройку оборудования в ходе производства. Основными организационно-техническими целями и критериями эффективности функционирования ГПС является уменьшение численности промышленно-производственного персонала, снижение себестоимости продукции, повышение использования производственных мощностей, сокращение срока разработки изделий. Определение целей разработки ГПС должно основываться на анализе и прогнозировании потребностей производства продукции и организационно-экономической оценке альтернативных вариантов организации производства, удовлетворяющих принятым критериям.