Структура гибкой производственной системы (ГПС) представляет собой сложную сеть взаимосвязей между её составными элементами. Эти связи можно анализировать в двух аспектах: статическом (постоянная конфигурация и конструктивное исполнение) и динамическом (изменения, происходящие в процессе работы).
Технологическая подсистема
Эта ключевая часть ГПС объединяет основное оборудование, выбор которого напрямую зависит от типа производимых деталей и применяемых технологий обработки. Сюда входят станки и оснастка на рабочих местах, которые непосредственно выполняют операции механической обработки, сборки, а также вспомогательные процессы, такие как мойка или очистка.
Информационная подсистема
На локальном уровне информационная подсистема состоит из двух взаимосвязанных блоков: управления, а также надзора и диагностики. Её главная задача — обеспечить автономную работу ГПС с минимальным вмешательством человека. Подсистема управления может быть построена на основе центрального компьютера или включать распределённые автономные контроллеры для каждого компонента системы. Подсистема надзора и диагностики непрерывно отслеживает как исправность оборудования, так и качество выпускаемой продукции, проверяя точность обработки деталей.
Поток информации в ГПС организован по иерархическому принципу, который обычно включает три уровня принятия решений. В данном обзоре основное внимание уделяется нижнему, оперативному уровню управления.
Подсистема перемещения материалов
Эта подсистема включает в себя все технические средства, которые обеспечивают логистические связи между элементами производства. Она управляет движением инструментов, заготовок, готовых деталей и крепёжной оснастки, выполняя три основные функции:
- Складирование: хранение изделий до, после и иногда в процессе обработки, а также организация технологических пауз для синхронизации работы всего оборудования.
- Транспортирование: физическое перемещение объектов между различными точками производственной системы.
- Манипулирование: более сложное действие, сочетающее перемещение с изменением положения или ориентации объекта, например, точная установка детали в патрон станка.
Эти функции могут реализовываться раздельно или быть интегрированы в единые комплексы. Наиболее перспективным, хотя и технически сложным, является объединение функций, например, транспортировки с манипулированием или транспортировки со складированием. Такая интеграция требует разработки более совершенной системы управления, но значительно повышает гибкость и эффективность всего производства.
Стоит отметить, что чёткое разделение на подсистемы характерно для высокоавтоматизированных производственных ячеек. На базовом (нулевом) уровне многие из этих функций по-прежнему выполняет оператор, обслуживающий отдельное рабочее место.
Пространственная организация ГПС
Расположение оборудования внутри ГПС определяется её общей структурой, которая формирует связи для движения материальных, энергетических и информационных потоков. С точки зрения компоновки, первостепенное значение имеет организация перемещения самих обрабатываемых изделий или их носителей, в то время как логистика вспомогательных элементов играет второстепенную роль.
Устройства, реализующие функции складирования, транспортировки и манипулирования, объединяют технологические рабочие места и вспомогательные модули в единое целое. Конфигурация этих связей формирует пространственную структуру ГПС. На её выбор в первую очередь влияют два фактора: установленный технологический маршрут обработки деталей и общая степень интеграции системы.
В практике проектирования выделяют несколько типовых форм организации (структур) гибких производственных систем:
- Концентрированная структура.
- Замкнутая структура (производственная ячейка).
- Линейная структура.
- Структура с центральным магазином-накопителем обрабатываемых изделий.