Автоматизация сборки

Однажды брался за перевод на заказ в Политехе.  Небольшая статья про автоматизацию процессов сборки. Сейчас я уже никак не смогу прокомментировать перевод. Оригинала, к сожалению, не сохранилось (хотя, возможно, преподаватели еще дают этот текст на перевод ;)    

=
Все различные части и компоненты, созданные при использовании различных производственных процессов, собираются в готовую продукцию так же различно. Многие изделия весьма просты, для получения готового требуется всего два или три компонента, которые могут быть так же не сложнее карандаша со стирательной резинкой, большой кастрюли с деревянными ручками или тому подобное.

Традиционно, сборка включает ручную работу, которую и повышает первоначальную стоимость продукции. Полная сборка разбивается на отдельные операции сборки оператором, ответственного за каждое действие. Сборочные работы отнимают 25-50 процентов от полной стоимости производства, с процентами рабочим, задействованным в сборке, занимает от 20 до 60 процентов стоимости. В индустрии электроники, 40-60 процентов от номинальной стоимости уходит работникам, занимающимся сборочными операциями.

Стоимость продукции и ее количество зависит от потребностей, при росте потребности, соответственно, растет и количество. Тем самым вызывая переход к автоматизированной сборке продукции. Начиная с ручного метода сборки мушкетов начиная с 1700 года и заканчивая концом 1800 года чередующимися частями, методы сборки в значительной мере улучшались из года в год. Первый отдельный случай крупномасштабной новой сборки, который можно привести, был метод сборки индукторов махового колеса для автомобиля модели T Ford, который со временем стал использоваться для массового изготовления автомобилей.

Выбор сборочного метода и системы требований на запросы продукции, и полную величину, а так же конъюнктуру рынка, доступность труда и другое множество важного, в том числе и цена. Автоматизируя сборочное производство можно эффективно уменьшить общую стоимость продукции. К тому же, это потребует значительного капиталовложения. Автоматизированное производство может быть адаптировано с относительно небольшими затратами на изготовления нового продукта и это выводит на новый экономический путь развития.

Некоторые части производятся с определенным допуском. Возьмем, к примеру, шариковые подшипники. Вы знаете, что они так же имеют некоторые номинальные размеры. Но некоторые шарики могут быть несколько меньше, чем другие. Более того, некоторые дорожки качения подшипников могут так же разниться в размерах.

Существует два метода сборочного процесса для широкомасштабной продукции: случайная и выборочная сборки. При случайной сборке части собираются вместе, из случайно выбранных компонентов из числа остальных. При выборочной — (возвращаясь к вышеописанному примеру) шарики и дорожки качения подшпников зейгеруются группами по размеру от маленьких до больших. Компонентам деталей подбираются подходящие пары. То есть, небольшого диаметра шарикам подбирается дорожка, имеющая чуть бОльший внешний диаметр и чуть меньший внутренний.

 

СИСТЕМЫ СБОРКИ

Есть несколько типов систем сборки: синхронная, не синхронная и непрерывная. В синхронных системах (так же называемых индексированными) отдельные части и компоненты поставляются и собираются, как правило, на фиксированных отдельных станциях. Оценка затрат базируется на станции, что дает увеличение времени до окончания сборки. Эта система используется в качестве основной при крупномасштабной, высокоскоростной сборке небольших компонентов. Системы пересылки занимается передвижением частично собранную продукцию между рабочими станциями различными механизмами, такими же как работы. Две обычные системы пересылки (rotary-индексирование и in-line индексирование) могут производить операции полностью автоматизированно или в полуавтоматическом режиме. К тому же, прекращение работы одной из станций может полностью остановить сборочную операцию. Часть подающих механизмов доставляет отдельные механизмы на сборку и располагает их на других компонентах, которые находятся в рабочем состоянии или ожидании. Механизмы передвигают отдельные части вибрацией или другими подобными приспособлениями, основанные на покатостях и следящими за направлением движения различными хитроумными способами. Четкое определение частей и отсеивание зажиманием неотъемлемая часть всех автоматизированных сборочных операций.

В асинхронных системах каждая станция работает независимо и любой дисбаланс в количестве восстанавливаться в хранилище (буфере) между станциями. Если в буфере уже достаточно частей, то некоторые станции прекращают работу. Кроме того, если какая-нибудь станция выйдет из строя по каким-либо причинам, то линия сборки будет продолжать работу до тех пор, пока не иссякнет запас деталей в буфере, производящиеся уже неработающей станцией. Асинхронные системы предназначены для больших компонентов из большого числа частей и для типов сборки, в которых время сборки для отдельно взятой детали довольно велики. Скорость выполнения операций в этой системе заметно медленней, чем сборка на синхронных системах.

Непрерывные системы собирают детали в процессе движения на определенной скорости движения конвейера или отдельных рабочих терминалах. Части собираются в готовый продукт на различных платформах и их движения синхронизированы с определенным заданным движением. Обычный пример таких систем — конвейерные сборки автомобилей и электроприборов, оросительные системы.

К тому же, эти системы могут быть настроены для различных линий продукции, могут быть переделаны для более продуктивной работы по сборке для удовлетворения рыночной потребности. Подобные гибкие сборочные системы используют компьютеры для управления, взаимозаменяемые и программируемые манипуляторы, движущиеся механизмы и конвейеры.

 

РАЗРАБОТКА ДЛЯ СБОРКИ

Хотя многие функции продукции и ее дизайн для производства представляют предмет значительного интереса в определенно время, освновное внимание сосредоточено на проекте сборки и частично на автоматизированной. Требование к понижению затрат на работы приводит к автоматизированию сборочных процессов. Несмотря на использование усложнения механизмов, роботов и компьютерного управления, разравнивание и расположение простых квадратных колышков в квадратные же углубления с небольшим клиренсом может быть различно при автоматизированной сборке. Подобное происходит потому, что ловкость человеческих рук и пальцев, их чувственность помогает рабочим по сборке делать меньше ошибок. К тому же, в ручной сборке рабочий использует обе руки, что так же благоприятно складывается на увеличении производительности, ибо при автоматизированной сборке используется только один манипулятор.

Ниже приведены несколько несколько замечаний по поводу разработки деталей автоматизированной сборки.

  • Уменьшить число деталей в конечном продукте для уменьшения количества шагов и стоимости сборки.
  • При запросах скрепления, автоматизированная сборка с роботами способна клепать, сцеплять и сваривать намного лучше и быстрей, чем использование болтов, гаек и прочие приспособления, использующие вращательные движения для скрепление частей детали. Единственное исключение это использование сварки на пластике и деревянных изделий.
  • Продукцию следует разрабатывать так, чтобы все детали могли быть взяты в одном положении, предпочтительно вертикальном. Сборка в дрвух и более направлениях может быть довольно затруднительно при использовании автоматизированного труда.
  • Продукцию следует разработать или переработать уже наличествующую так, чтобы отсутствовали физические препятствия для свободного передвижения компонентов в процессе сборки.
  • Различное расположение деталей может вызвать довольно существенную проблему при автоматизированной сборке. Следовательно, при оазработке должны учитываться симметрия каждой детали в отдельности и в собранном виде для облегчения ориентировании между ними в процессе сборки.

 

ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ДВИЖЕНИЕ

На протяжении обычной производственной операции, необработанные материалы и детали переносятся из хранилища к машинами, от машинам к машинам, от проверки к сборке и учету и наконец — погрузка. Детали погружаются на машины, часть убирается с одной и переносится на другую, проверяются на брак и измеряются на погрешности. Подобным же образом инструменты, шаблоны, штампы и различное другое оборудование так же переносятся в производственном помещении. Резцы закрепляются на станках, шаблоны располагаются в прессах или молотах.

Эти материалы должны быть перемещены вручную или какими-либо механическими приспособлениями с одного места на другое за определенное время. Таким образом, мы можешь задавать погрузочные работы как функции и системы, ассоциированыне с пересылкой, хранением, управлением материалов и деталей в полном производственном цикле. Полное требуемое время для производственных задач зависит от размера детали, ее формы и установленных операций. Свободное время и время, требуемое на транспортировку материалов, может составлять большую часть потребляемого времени. Ибо погрузочные работы прибавляют стоимость, но не ценность продукции и их следует свести к минимуму.

Оборудование фабрики важный аспект движения материалов и компонентов в производственном цикле. Монтаж автоматизированного оборудования и погрузчиков должен быть продуман изначально и быть наиболее оптимальным. Все расстояния, и, соответственно, время на переноску исходных материалов и компонентов должно быть сведено к минимуму, хранилища и сервисные центры так же следует организовать в наиболее быстро досягаемых местах. Для деталей, требующих многопоточные операции, оборудование должно быть сгруппировано вокруг него или использовать робота.

Погрузка и разгрузка материала так же должна быть неотъемлемой частью фабрики, осуществляющаяся и контролирующаяся производственными процессами. Ко всему прочему, передвижение должно быть повторяемым и упрощаемым. Здесь мы определяем повторяемость в качестве взаимного сближения повторяемых позиций при некоторых условиях на некоторое условное расположение. Рассмотрим, для примера, что случится, если деталь неправильно вставится в патрон станка. Последствия могут быть самыми плачевными, от поломки детали или станка до полной остановки производственного процесса или даже увечья оператора, работающего поблизости.

 

МЕТОДЫ ПОГРУЗКИ МАТЕРИАЛА

Различные факторы могут рассматриваться при выборе методов погрузки и разгрузки в качестве производственной операции. А именно:

  • Форма, масса и остальные характеристики детали.
  • Тип передвижения и дистанция, расположение детали на протяжении всего движения и ее окончательное местоположение.
  • Условия пути на всем протяжении транспортировки детали
  • Степень автоматизации и контролирование, а так же интеграция с другими системами и оборудованием.
  • Умения оператора
  • Рассмотрения с экономической точки зрения

Для небольших производственных операций, сырья и деталей может быть использован ручной труд, но этот метод относительно дорогостоящий. Кроме того, потому что это подразумевает человеческую занятость; эта практика может быть нерентабельна и небезопасна, в зависимости от массы и формы перемещаемых деталей и факторов окружающей среды, такие как температура, задымленность в литейных и парниках. На фабриках, которые используют автоматизированное производство, для управления используются компьютеры. Эти изменения повышают повторямость и понижают номинальную стоимость продукции.

Для перемещения материалов может использоваться оборудование различных типов: конвейеры, магниты, пневматика и гидравлические манипуляторы. Манипуляторы разработаны для прямого управления оператором или автоматического повторения его операций, таких как загрузка и выгрузка деталей из машины или прессование. Манипуляторы так же могут использоваться как тиски и передвигать тяжелые детали, для управления между производственными и сборочными операциями. Роботы, специально разработанные конвейеры и автообучаемые машины (automated guided vehicles (AVGs)) используются в гибких производственных системах для передвижения деталей. Такая гибкая система погрузки и передвижения с управлением в настоящем времени является частью современного производства.

Автообучаемые машины, которые используются в автоматических операциях на протяжении всего движения по рабочему месту без каких-либо вмешательств оператора. Эта транспортная система довольно гибка и совместима с различными рабочими местами. Это оптимизирует передвижение материалов и деталей в случае затора вокруг рабочего места, остановки машины или неполадке в какой-то части системы. Передвижение AGV спланировано так, что ее интерфейс имеет систему автоматического складирования/исправления.
Кодирующие системы были разработаны для нахождения и идентификации деталей в производственной системе и переправки их на нужные станции.

Штрих-коды получили наибольшее распространение и минимальную стоимость. Они нарисованы на наклейках, прикреплены к деталям и читаются с помощью светящихся карандашей. Другие системы идентификации основываются на звуке, оптическом распознавании символов и машинного «зрения».

Дата перевода: (предположительно) 2001-2002 Mar 24 02:11


Поделиться информацией с друзьями!

Чтобы не пропустить обновления, подпишись на RSS или почтовую рассылку (свой выбор сделали уже 128 человек!)

Оставить комментарий