Техническими предпосылками, сделавшими возможным появление ГПС, явилось создание:
• современного автоматизированного оборудования, в том числе с числовым программным управлением (ЧПУ), на базе унифицированных модульных узлов, а также в ряде случаев обслуживаемого роботами, манипуляторами, либо другими типами устройств, обеспечивающих автоматизацию вспомогательных и установочных операций;
• устройств, обеспечивающих автоматические хранение, поиск, транспортирование и установку грузоединиц, использующих компьютерную технику управления;
• достаточно надежной и относительно дешевой компьютерной техники, позволяющей строить как связанные, так и несвязанные информационно-управляющие структуры для отдельных технологических единиц и их комплексов.
Одним их существенных резервов повышения эффективности гибких станочных систем является сокращение непроизводительного времени в ГПС путем оптимизации расписаний работ в течение оперативного срока планирования.
Техническая эффективность внедрения ГПС
Отличительной особенностью ГПС, подобных комплексу АЛП-3-2, является возможность обеспечить организацию, характерную для массово-поточного производства в условиях мелкосерийного многономенклатурнoго производства.
Очевидно, что ГПС целесообразно создавать в первую очередь для изготовления деталей, при выпуске которых в действующем производстве на автономно эксплуатируемых станках с ЧПУ имеются большие потери объективного характера, т. е. связанные, главным образом, с переналадкой оборудования с ЧПУ и вложениями оборотных средств в незавершенном производстве. Переналадка оборудования с ЧПУ осуществляется при переходе на обработку новой детали, при этом необходимо удалить со станка приспособление для крепления заготовки ранее обрабатывавшейся детали и имевшийся набор инструмента, установить новое приспособление, подобрать и установить в инструментальный магазин станка набор инструмента, необходимый для изготовления новой детали, провести пробное изготовление первой годной новой детали и т. д.
Расчеты показывают, что потери переналадки, приходящиеся на одну деталь, обратно пропорциональны длительности сроков запуска партии (в местах) и годовой программе выпуска деталей и будут особенно ощутимы при частом запуске партий и мелкосерийном выпуске деталей.
Конкретно при изготовлении детали с машинным временем обработки 1,5 ч и годовой программе выпуска N = 300 шт. в год при ежемесячном запуске партии потери превышают стоимость механообработки (зарплата и накладные расходы). При мелкосерийной программе выпуска (30 шт. в год) при любых сроках запуска партий вплоть до одного раза в год, потери превышают стоимость механообработки; при квартальном запуске потери в три раза превышают стоимость механообработки; потери еще больше возрастают при дальнейшем сокращении сроков запуска. Потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве пропорциональны срокам запуска партии и будут особенно существенны при редком запуске партий и высокой стоимости детали.
Оснащение оборудования в ГПС разветвленной системой диагностики неисправностей, автоматизированными системами контроля качества обработки и состояния инструмента позволяет расширять многостаночное обслуживание, а также выполнять основные подготовительные работы в первую смену, эксплуатировать оборудование во вторую и третью смены с небольшим штатом дежурных и даже в отсутствие таковых. При этом предполагается, что емкость накопителя спутников и накопителя инструмента достаточны для загрузки оборудования в одну-две смены без вмешательства человека.
Данные, приведенные на рис. 1, указывают на возможность повышения эффективности использования оборудования при объединении его в ГПС на 65 % по времени путем работы в третью смену без присутствия человека (1260 ч), работы во время обеденных перерывов (250 ч), сокращения времени на организационные проблемы (200 ч), более быстрой переналадки оборудования (175 ч). При этом следует учесть, что не используется огромный резерв времени в 2735 ч в год, который составляют субботние, воскресные и праздничные дни.
Таким образом, главнейшими источниками технико-экономической эффективности при объединении станков с ЧПУ в ГПС являются:
повышение коэффициента использования станков с 0,4 — 0,6 до 0,85 - 0,9;
увеличение коэффициента сменности с 1,3 — 1,6 до 2 — 3;
уменьшение вложений в оборотные фонды из-за сокращения в несколько раз производственного цикла (с 45 до 6 дней в случае внедрения АЛП-3-2), что приводит к снижению величин незавершенного производства;
снижение количества производственного и обслуживающего персонала;
практическая реализация „безлюдной" технологии обработки, заключающаяся в том, что благодаря необходимому запасу заготовок на спутниках и инструмента в соответствующих накопителях ГПС весь персонал работает главным образом в первую, наиболее удобную смену, а во вторую и третью смены работают лишь отдельно наблюдатели из числа производственного персонала.
По мере достижения необходимой надежности функционирования всех элементов ГПС, оснащения системами автоматизированного контроля качества обработки деталей, состояния инструмента, диагностики неисправностей оборудования вторая и третья смены станут „безлюдными".
Эффективность применения ГПС в сравнении с автономно эксплуатируемыми единицами оборудования с ЧПУ складывается, в основном, из трех частей:
экономии основных фондов на приобретение оборудования
за счет сокращения его потребного количества (в комплексе АЛП-3-2 используется 8 станков вместо 16);
экономии фонда заработной платы в связи с сокращением состава производственного и обслуживающего персонала (с70 до 40 чел. при переходе к комплексу АЛП-3-2 и работе в две смены); экономии оборотных средств благодаря сокращению производственного цикла изготовления продукции, ее партионности, необходимых запасов Iл т. п.