В традиционных производственных процессах на основную обработку деталей приходится лишь около 30% общего времени. Остальные 70% — это вспомогательные и подготовительные операции. Внедрение автоматизации способно радикально сократить эти непроизводительные затраты времени — вплоть до 80%. Наибольший экономический эффект от гибких автоматизированных производств (ГАП) проявляется при их длительной эксплуатации, например, в течение года и более.
Ключевые преимущества гибких автоматизированных производств (ГАП)
Основные достоинства ГАП, которые делают их стратегически важными для современной промышленности, включают:
□ Способность предприятия быстро адаптироваться к меняющимся требованиям как внутреннего, так и мирового рынка, обеспечивая высокую гибкость производства.
□ Существенное повышение и стабильное поддержание высокого качества выпускаемой продукции за счет минимизации человеческого фактора и стандартизации процессов.
□ Рост производительности труда, в первую очередь благодаря использованию многофункциональных станков, выполняющих множество операций за одну установку детали.
□ Максимальное увеличение полезного фонда времени работы оборудования за счет возможности работы в три смены, а также в периоды отпусков и отсутствия персонала.
□ Сокращение численности обслуживающего персонала, что ведет к снижению расходов на заработную плату и сопутствующие социальные отчисления.
□ Кардинальное улучшение условий труда для сотрудников, поскольку автоматизация исключает тяжелый, монотонный и низкоквалифицированный ручной труд.
□ Потенциал для снижения себестоимости конечной продукции за счет оптимизации всех этапов производства.
Эффективность использования оборудования
Международные исследования, проведенные в таких странах, как Германия, США и Швейцария, показали, что фактическое время обработки на традиционных станках и даже на станках с ЧПУ с участием оператора составляет лишь 6–10% от годового фонда рабочего времени. Именно этот низкий показатель эффективности стимулировал развитие гибких производственных модулей (ГПМ) и систем (ГПС), которые могут работать круглосуточно с минимальным вмешательством человека.
Пять уровней автоматизации производства
Эволюция автоматизации в машиностроении может быть представлена в виде пяти последовательных уровней:
1. Автоматизация без интеграции: Использование отдельных станков с ЧПУ, которые обслуживаются операторами и не связаны с автоматизированными транспортными системами или накопителями.
2. Нормализация оснастки: Внедрение унифицированных способов закрепления деталей (например, универсальная оснастка, паллеты) для всех станков в рамках технологического цикла.
3. Организация прецизионного производства: Закрепление заготовок в приспособлениях вне станка с использованием единой системы координат. Это позволяет точно устанавливать паллеты на станок, минимизируя погрешности, и вносить поправки в управляющие программы.
4. Жесткая (негибкая) автоматизация: Внедрение средств автоматизации, таких как автоматическая смена инструмента. Смена паллет при этом может выполняться оператором или простым манипулятором. Такие системы эффективны для крупносерийного производства.
5. Гибкая автоматизация (ГАП): Высший уровень, характеризующийся использованием программируемых промышленных роботов или сложных манипуляторов для автоматической смены как режущего инструмента, так и паллет с заготовками. Это обеспечивает максимальную гибкость для мелко- и среднесерийного производства.
Интеграция и итоговый эффект
Под интеграцией в контексте ГАП понимается объединение отдельных станков, транспортных систем и накопителей в единый комплекс с помощью локальной компьютерной сети. Это позволяет синхронизировать потоки деталей, инструментов и управляющей информации.
Увеличение времени эффективного использования оборудования напрямую ведет к снижению стоимости одного машино-часа его работы. Кроме того, комплексная автоматизация и интеграция значительно сокращают общее время выполнения заказов, повышая конкурентоспособность предприятия.