Объем дисциплины и виды учебной работы

ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ

Предисловие

Дисциплина " Автоматизация технологических процессов и производств" изучается студентами специальности 220301.65 и направления подготовки бакалавра 220200.62 в одном семестре. Дисциплина включает в себя разделы: автоматизация технологических процессов на базе локальных средств, комплексная автоматизация производственных систем обработки, автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения, автоматические линии, интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями.

Целью изучения дисциплины является изучение принципов автоматизации технологических процессов и производств машиностроительных предприятий, обоснование и разработка функций систем управления, информационного, математического и программного обеспечения.

Задачи изучения дисциплины – усвоение методов выбора, разработки и внедрения систем автоматизации и управления технологическими процессами и производствами.

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний по дисциплине, формируемыми на нескольких уровнях:

Иметь представление:

- о состоянии и тенденциях развития мирового и лидирующих национальных технологий, технологических систем, средств автоматизации, управления и их составляющих элементов машиностроительных производств;

- о методах интеграции систем автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями.

Знать:

- технические и программные средства автоматизации машиностроительных производств;

- порядок проектирования и методы обеспечения качества автоматизированного процесса.

Уметь:

- провести подготовку технологических процессов и производств к автоматизации;

- определить перечень технических средств локальной и комплексной автоматизации;

- произвести разработку функционального и алгоритмического обеспечения автоматических систем управления технологическими процессами и производствами;

- обосновать и разработать функции системы управления, информационного, математического и программного обеспечения систем автоматизации.

Владеть:

- методикой оценки технологического процесса и оборудования для использования в автоматизированных производствах;

- методологией автоматизации машиностроительных производств;

- методами оптимизации автоматизированных технологических процессов.

Место дисциплины в учебном процессе:

Теоретической и практической основами дисциплины являются курсы «Технические средства автоматизации», «Теория автоматического управления» ч.1, ч.2, ч.3, «Технологические процессы и производства», «Технические измерения и приборы», «Программное управление», «Микропроцессорные средства систем управления», «Промышленные роботы». Знания, полученные в результате изучения дисциплины, будут использованы при изучении дисциплин «Программное обеспечение компьютерных систем управления», «Интегрированные системы проектирования и управления», «Проектирование автоматизированных систем», в курсовом и дипломном проектировании, а также последующей производственной деятельности.

Содержание дисциплины и виды учебной работы

Содержание дисциплины по ГОС

Подготовка технологических процессов и производств к автоматизации: модернизация и механизация оборудования, диспетчеризация; характеристики и модели оборудования; автоматизация технологических процессов на базе локальных средств, выбор, разработка и внедрение локальных автоматических систем; автоматизированные системы управления технологическими процессами, их функции и структуры; автоматизация управления на базе программно-технических комплексов; обоснование и разработка функций системы управления, информационного, математического и программного обеспечения; интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями, этапы разработки и внедрения.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов
	Форма обучения
	Очная	Очно-заочная	Заочная
Общая трудоемкость дисциплины	140
Работа под руководством преподавателя	84
В том числе аудиторные занятия: лекции практические занятия (ПЗ) лабораторные работы (ЛР)	40 8 20	16 4 12	8 4 4
Самостоятельная работа студента	56
Промежуточный контроль, количество	7	7	7
В том числе: курсовая работа контрольная работа	1 –	1 –	1 –
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	Зачет, экзамен

РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Рабочая программа (объем 140 часов)

Введение (4 часа)

[1], с. 14…17, 38…44; [2], с. 5…16; [3], с. 12…25; [4], с. 5…16; [5], с. 7…17

Автоматизация как необходимый этап в развитии производства путем замены функций человека в трудовом процессе. Обзор создания и развития автоматизации технологических (ТП) и производственных процессов (ПП). Понятия механизации и автоматизации. Значение в использовании новых методов организации производства, современного программного управляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляющих и вычислительных средств и робототехнических систем. Достоинства и недостатки автоматизированных производств.

Элементы автоматизации ПП: технологическая подсистема, подсистемы материально- и информационно-технического обеспечения, подсистемы планирования и управления.

Уровни автоматизации производства: частичная, комплексная и полная. Определение степени автоматизации.

РАЗДЕЛ 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
НА БАЗЕ ЛОКАЛЬНЫХ СРЕДСТВ (28 часов)

[1], с. 25 … 31, 49…54, 176…181, 216…231; [4], с. 17 … 32, 42…51, 95 … 110; [5], с. 118 … 143

Моделирование работы ГПС

Общие принципы моделирования. Роль моделирования при исследовании и создании объектов и процессов машиностроения.

Разработка математического обеспечения функционирования ГПМ. Основы теории массового обслуживания. Определение системы массового обслуживания. Понятия заявки, обслуживания, обслуживающего прибора, очереди, потока заявок, дисциплин обслуживания, приоритета.

Параметры систем массового обслуживания: интенсивность входного потока заявок, трудоемкость прикладных программ.

Характеристики систем массового обслуживания: приведенная интенсивность входного потока заявок, количество заявок, находящихся в очереди и в обслуживающем приборе, время ожидания обслуживания и время обслуживания, количество потоков заявок, количество обслуживающих приборов, количество мест в очереди. Нахождение вероятностей простоя системы, отказа заявкам в обслуживании и вероятности обслуживания заявок.

Системы с различными дисциплинами обслуживания: бесприоритетное обслуживание, обслуживание с относительным, абсолютным и смешанным приоритетами. Нахождение характеристик систем с различными дисциплинами обслуживания. Нахождение времени ожидания заявок в очереди для систем с различными дисциплинами обслуживания.

РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
(16 часов)

[1], с. 382…397; [4], с. 159…182; [14]; [15]

4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств

Разработка информационного обеспечения АП.

Требования к интегрированным CAD/CAM/CAE системам, поддерживающим CALS-технологии, их назначение и интеграция. PDM-системы. Назначение и состав. Объектно-ориентированная модель данных разрабатываемого проекта. Обоснование и разработка информационного обеспечения ГПМ.

Единство представления объекта производства на основе использования трехмерных (3D) моделей. Использование систем автоматизированного проектирования (CAD/CAM/CAE). Структура и требования, предъявляемые к ним. Преимущества 3D моделей по сравнению с 2D изображениями. Виды 3D моделей: твердотельные и полигональные. Их достоинства и недостатки. Области применения. Способы интеграции с использованием 3D моделей. Понятие параметризации.

Процессами

Состав основных функций автоматизированных систем управления (АСУ): управляющие, информационные и вспомогательные. Составные части АСУ ТП: техническое, программное, информационное, организационное и оперативное обеспечение. Задачи АСУ. Этапы разработки и внедрения. Управление технологическими процессами и диспетчеризация. Обоснование и разработка функций системы управления технологическими процессами. Построение алгоритмов функционирования и циклограмм дискретных технологических процессов машиностроительного производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

(4 часа)

Основные направления развития автоматизации современных машиностроительных производств.

2.2. Тематический план дисциплины

2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения

№ п/п

Наименование

раздела

(отдельной темы)

Кол-во часов по очной форме обучения

Виды занятий и контроля

Лекции

ПЗ (С)

ЛР

Самостоятельная работа

Тесты

ПЗ (С)

ЛР

Курсовые работы

(проекты)

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

ВСЕГО

140

Введение

Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств

№ 1

1.1

Автоматизированный технологический процесс в машиностроении

№1

1.2

Оборудование автоматизированных производств

1.3

Автоматизация процессов сборки

Раздел 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки

–

№ 2

К.Р.

2.1

Гибкие производственные системы

2.2

Автоматизированные транспортно-складские системы

–

№1

2.3

Система автоматического контроля ГПС

2.4

Автоматизированная система инструментального обеспечения

2.5

Автоматизированная система удаления отходов

Раздел 3. Моделирование работы технологических систем

№ 3

3.1

Моделирование процессов обработки резанием

3.2

Моделирование работы ГПС

№2

Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения

№ 4

4.1

Информационная подготовка автоматизированных производств

№3

4.2

Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий

Раздел 5. Автоматические линии

№4

5.1

Автоматические линии последовательного действия

№ 4

5.2

Автоматические линии параллельного действия

5.3

Автоматические линии последовательно-параллельного действия

6	Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями	20	6	1	0	0	4	1	8	№ 6
6.1	Основы построения интегрированных систем управления	8	2	1					5
6.2	Автоматизированные системы управления технологическими процессами	8	2				4	1	1		№5
6.3	Системы автоматизации управления предприятиями	4	2						2
	Заключение	4	1	1					2

2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения

№ п/п	Наименование раздела (отдельной темы)	Кол-во часов по очной форме обучения	Виды занятий и контроля
			Лекции		ПЗ (С)		ЛР		Самостоятельная работа	Тесты	ПЗ (С)	ЛР	Курсовые работы (проекты)
			аудит.	ДОТ	аудит.	ДОТ	аудит.	ДОТ	Самостоятельная работа	Тесты	ПЗ (С)	ЛР	Курсовые работы (проекты)
ВСЕГО		140	16	32	4	12	12	8	56	6	2	4	1
	Введение	4	1	1					2
1	Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств	28	3	7	0	0	4	2	12	№ 1
1.1	Автоматизированный технологический процесс в машиностроении	8	1	2					5
1.2	Оборудование автоматизированных производств	12	1	2			4	2	3			№1
1.3	Автоматизация процессов сборки	8	1	3					4
2	Раздел. 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки	28	4	4	2	6	0	0	12	№ 2			К.Р.
2.1	Гибкие производственные системы	4	1	1					2
2.2	Автоматизированные транспортно-складские системы	8	–	–	2	6			–		№1
2.3	Система автоматического контроля ГПС	8	1	1					6
2.4	Автоматизированная система инструментального обеспечения	6	1	1					4
2.5	Автоматизированная система удаления отходов	2	1	1					–

3	Раздел 3. Моделирование работы технологических систем	20	2	4	2	6			6	№ 3
3.1	Моделирование процессов обработки резанием	8		4					4
3.2	Моделирование работы ГПС	12	2	–	2	6			2		№2
4	Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения	16	2	4	0	0	4	2	4	№ 4
4.1	Информационная подготовка автоматизированных производств	11	1	2			4	2	2			№ 3
4.2	Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий	5	1	2					2
5	Раздел 5. Автоматические линии	20	2	4	0	0	2	2	10	№5
5.1	Автоматические линии последовательного действия	8		–			2	2	4			№ 4
5.2	Автоматические линии параллельного действия	8	1	3					4
5.3	Автоматические линии последовательно-параллельного действия	4	1	1					2

6	Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями	20	2	6	0	2	2	8	№ 6
6.1	Основы построения интегрированных систем управления	8	1	4				3
6.2	Автоматизированные системы управления технологическими процессами	8	1	–		2	2	3		№5
6.3.	Системы автоматизации управления предприятиями	4		2				2
	Заключение	4		2				2

2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения

№ п/п	Наименование раздела (отдельной темы)	Кол-во часов по очной форме обучения	Виды занятий и контроля
			Лекции		ПЗ (С)		ЛР		Самостоятельная работа	Тесты	ПЗ (С)	ЛР	Курсовые работы (проекты)
			аудит.	ДОТ	аудит.	ДОТ	аудит.		Самостоятельная работа	Тесты	ПЗ (С)	ЛР	Курсовые работы (проекты)
ВСЕГО		140	8	54	4	5	4	8	56	6	2	2	1
	Введение	4	1	3
1	Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств	28	1	8	0	0	2	4	13	№1
1.1	Автоматизированный технологический процесс в машиностроении	12	1	2			2	4	3			№1
1.2	Оборудование автоматизированных производств	8		2					6
1.3	Автоматизация процессов сборки	8		4					4
2	Раздел. 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки	28	2	9	4	1	0	0	12	№2			К.Р.
2.1	Гибкие производственные системы	4	1	2					1
2.2	Автоматизированные транспортно-складские системы	8	1	0	4	1			2		№1
2.3	Система автоматического контроля ГПС	8		3					5

2.4	Автоматизированная система инструментального обеспечения	6		3					3
2.5	Автоматизированная система удаления отходов	2		1					1
3	Раздел 3. Моделирование работы технологических систем	20	1	7		4	0		8	№3
3.1	Моделирование процессов обработки резанием	8		4					4
3.2	Моделирование работы ГПС	12	1	3		4		0	4		№ 2
4	Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения	16	1	10	0	0	0	0	5	№ 4
4.1	Информационная подготовка автоматизированных производств	8	1	6					1
4.2	Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий	8		4					4
5	Раздел 5. Автоматические линии	20	1	5	0	0	2	4	8	№5
5.1	Автоматические линии последовательного действия	10	1	1			2	4	2			№ 4
5.2	Автоматические линии параллельного действия	4		2					2
5.3	Автоматические линии последовательно-параллельного действия	6		2					4

6	Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями	20	1	12	0	0	0	7	№ 6
6.1	Основы построения интегрированных систем управления	8		5				3
6.2	Автоматизированные системы управления технологическими процессами	8	1	5				2
6.3	Системы автоматизации управления предприятиями	4		2				2
	Заключение	4		1				3

Практические занятия

2.5.1.1. Практические занятия (очная форма обучения)

Номер и название

раздела (темы)

Кол-во часов

Ауд. ДОТ 2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы №1. Разработка структуры гибкого производственного комплекса механообработки 4 2 3.2. Моделирование работы ГПС №2. Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса механообработки 4 2

2.5.1.2. Практические занятия (очно-заочная форма обучения)

Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов
Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов	Ауд.	ДОТ
2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы	№1. Разработка структуры и алгоритма работы транспортной системы гибкого производственного комплекса механообработки	2	6
3.2. Моделирование работы ГПС	№2. Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса механообработки	2	6

2.5.1.3. Практические занятия (заочная форма обучения)

Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов
Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов	Ауд.	ДОТ
2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы	№ 1. Разработка структуры и алгоритма работы транспортной системы гибкого производственного комплекса механообработки	4	1
3.2. Моделирование работы ГПС	№2. Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса механообработки	0	4

Лабораторный практикум

2.5.2.1. Лабораторные работы (очная форма обучения)

Номер и название раздела (темы)

Кол-во часов

Ауд. ДОТ 1.1 Автоматизированный технологический процесс в машиностроении №1. Расчет уровня автоматизации технологического оборудования со средствами автоматизации 4 1 3.2. Моделирование работы ГПС №2. Моделирование работы ГПС (Исследование модели СМО с бесприоритетной дисциплиной обслуживания и с бесконечным количеством мест в очереди) 4 1 4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств №3. Работа в среде автоматизированного проектирования Компас (Cimatron) 4 1 5.2. Автоматические линии последовательного действия №4. Изучение алгоритма работы макета поточной линии 4 1 6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами №5. Изучение системы управления макета поточной линии 4 1

2.5.2.2. Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)

Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов
Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов	Ауд.	ДОТ
1.1 Автоматизированный технологический процесс в машиностроении	№1. Расчет уровня автоматизации технологического оборудования со средствами автоматизации	4	2
4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств	№3. Работа в среде автоматизированного проектирования Компас (Cimatron)	4	2
5.1. Автоматические линии последовательного действия	№4. Изучение алгоритма работы макета поточной линии	2	2
6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами	№5. Изучение системы управления макета поточной линии	2	2

2.5.2.3. Лабораторные работы (заочная форма обучения)

Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов
Номер и название раздела (темы)	Кол-во часов	Ауд.	ДОТ
1.1 Автоматизированный технологический процесс в машиностроении	№1. Расчет уровня автоматизации технологического оборудования со средствами автоматизации	2	4
5.1. Автоматические линии последовательного действия	№4. Изучение алгоритма работы макета поточной линии	2	4

Библиографический список

Основной

1. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник для вузов/ Н. М. Капустин [и др.]; под ред. Н. М. Капустина. – Изд. 2-е, стер. – М.: Высш. шк., 2007.

2. Схиртладзе, А. Г. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник для вузов: в 2 т./ А. Г. Схиртладзе, В. Н. Воронов, В. П. Борискин. – Старый Оскол: ТНТ, 2007 – 2008.

3. Проектирование автоматизированных участков и цехов: учебник для вузов/ В. П. Вороненко [и др.]; под ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Высш. шк., 2003.

Дополнительный

4. Основы автоматизации машиностроительного производства: учеб. для вузов/ Е. Р. Ковальчук [и др.]; под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999.

5. Ганзбург, Л.Б. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учеб. пособие/ Л. Б. Ганзбург, В. В. Максаров, А. Г. Схиртладзе. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2001.

6. Гибкое автоматическое производство/ В. О. Азбель [и др.]; под общ. ред. С. А. Майорова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1985.

7. Металлорежущие станки и автоматы: учебник для вузов/ А. С. Проников [и др.]; под ред. А. С. Проникова. – М.: Машиностроение, 1981.

8. Ратмиров, В.А. Управление станками гибких производственных систем/
В. А. Ратмиров. – М.: Машиностроение, 1987.

9. Соломенцев, Ю.М. Управление гибкими производственными системами/ Ю. М. Соломенцев, В. Л. Сосонкин. – М.: Машиностроение, 1988.

10. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении/ Ю. М. Соломенцев [и др.]; под общ. ред. Ю. М. Соломенцева, В. Г. Митрофанова. – М.: Машиностроение, 1986.

11. Проектирование автоматизированных участков и цехов: учеб. для вузов/ В. П. Вороненко [и др.]; под ред. Ю. М. Соломенцева. – Изд. 2‑ е, испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2000.

12. Вальков, В.М. Контроль в ГАП/ В. М. Вальков. – Л.: Машиностроение, 1986.

13. Готшальк, О. А. Теория массового обслуживания: письм. лекции/ О. А. Готшальк. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2002.

14. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: учеб. для вузов/ А.М. Корытин и др. – 2-е изд. перераб. и доп., – М.: Энергоатомиздат, 1988

Опорный конспект

Методические указания к изучению дисциплины

Успешному освоению материала способствуют прослушивание цикла лекций, самостоятельное изучение учебной [1]–[11], технической и научной литературы, активное выполнение лабораторных работ и контрольных заданий (для заочной формы обучения). Учебным планом для проверки полученных знаний по всему курсу предусмотрен зачет.

При самостоятельной подготовке курса и его частей целесообразно составлять конспект. Изучая разделы, связанные с изложением математических выводов и расчетных формул, следует составлять по исходным данным уравнения и затем выполнять все преобразования. Изучая схемы устройств, механизмов, приводов, систем управления, рекомендуется начертить их и привести краткое описание.

Введение

Производственные функции, выполняемые человеком в процессе труда, распределяются на четыре основные группы:

1) энергетические (приложение усилий для выполнения работы);

2) технологические (использование орудий труда для изменения формы, состава, структуры предмета труда);

3) управления рабочей машиной;

4) контрольно-регулирующие (контроль, регулирование, программирование процесса).

Первые три группы функций должны осуществляться человеком при каждом рабочем цикле, т. е. при изготовлении каждого изделия, а контрольно-регулирующие функции являются внецикловыми и могут осуществляться лишь периодически.

Механизацией производственного процесса называют применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях, полностью управляемых людьми, осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства [1].

Автоматизацией производственного процесса называют применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими (в течение определенного периода времени) без непосредственного участия людей.

Различают автоматизацию производства четырех уровней: частичную, технологических процессов, комплексную и полную автоматизацию.

1. Частичная автоматизация (автоматизация рабочих машин с XIX в.) ограничивается автоматизацией отдельных операций технологического процесса, например с использованием станков с автоматическим управлением, в том числе станков с ЧПУ.

2. Автоматизация технологических процессов (создание автоматических линий, середины XX в.) – это автоматизация производственных процессов изготовления деталей и их сборки с использованием автоматических систем машин автоматических линий.

3. Комплексная автоматизация (реализуется в настоящее время) – высшая ступень автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством, включая информационную подготовку, контроль и управление, автоматизированы. Примером может служить создание гибких производственных систем (ГПС).

4. Полная автоматизация (опытные разработки) – высшая ступень автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством в течение определенного периода времени выполняются автоматически.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте место промышленного робота в современном производственном процессе.

2. Какие социально-экономические проблемы решаются внедрением промышленных роботов?

РАЗДЕЛ 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
НА БАЗЕ ЛОКАЛЬНЫХ СРЕДСТВ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 4, 5].

В раздел 1 включены следующие темы:

1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении

1.2. Оборудование автоматизированных производств

1.3. Автоматизация процессов сборки.

После изучения теоретического материала раздела 1 необходимо выполнить тренировочный тест №1. Ответы на тренировочный тест №1 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест №1. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы №1.

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 10 баллов (5 за тестирование, 5 за лабораторную работу).

Вопросы для самопроверки по теме 1.1

1. Чем отличается автоматизированное оборудование от полуавтоматического и автоматического?

2. Перечислите основные характеристики автоматизированного производственного процесса.

3. Приведите основные методы повышения производительности труда в условиях автоматизированного производства.

4. Опишите области применения «гибкой» и «жесткой» автоматизации производства.

Вопросы для самопроверки по теме 1.2

1. Технологические возможности и конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ.

2. Опишите инструментальные системы станков с ЧПУ.

3. Многооперационные станки. Особенности конструкции и технологические возможности.

4. Измерительные системы станков с ЧПУ.

5. Системы смены заготовок и удаления отходов сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ.

6. Аппаратный и программный методы решения задач управления.

7. Копировальные системы управления.

8. Системы временного управления (с командоаппаратами).

9. Механические системы управления.

10. Системы путевого управления.

Вопросы для самопроверки по теме 1.3

1. Особенности автоматизированного процесса сборки.

2. Задачи и проблемы автоматического ориентирования изделий.

3. Основные методы достижения заданной точности при сборке.

4. Структура сборочного автомата и назначение его основных частей.

РАЗДЕЛ 2. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 3…5, 13].

В раздел 2 включены следующие темы:

2.1. Гибкие производственные системы.

2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы.

2.3. Автоматизированная система инструментального обеспечения.

2.4. Система автоматизированного контроля ГПС.

2.5. Автоматизированная система удаления отходов.

После изучения теоретического материала раздела 2 необходимо выполнить тренировочный тест № 2. Ответы на тренировочный тест № 2 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 2. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено проведение практического занятия № 1.

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 15 баллов (5 за тестирование, 10 за практическую работу).

Вопросы для самопроверки по теме 2.1

1. Разделение ГПС по организационным признакам: ГПМ, ГАУ, ГАЛ, ГАЦ и ГАЗ.

2. Структура и подсистемы ГАП. Характеристики подсистем ГАП.

3. Понятие «Гибкость производственной системы», различные аспекты гибкости.

4. Роботизированные станочные системы и их структура.

Складские системы

Складские системы ГПС предназначены для хранения у станков или на участке необходимого количества заготовок, готовых деталей, режущего и вспомогательного инструмента, технологической оснастки и других компонентов материального потока. Автоматизированная складская система может включать в том или ином сочетании набор из следующих элементов:

· стеллажи,

· штабелирующие машины,

· транспортно-складскую тару,

· устройства для перегрузки тары,

· устройства для приема-выдачи,

· технические средства систем автоматического управления складов.

Существуют различные варианты компоновки автоматического стеллажного склада с расположением накопителя приема грузов (рис. 2.1): а) с торцовым; б) с боковым и в) со смешанным обслуживанием. Выбор компоновки складской системы определяется грузонапряженностью и объемом обрабатываемых изделий в ГПС.

При приеме и выдаче изделия кран-штабелер в складской системе может функционировать на простых (одноадресных) и совмещенных (двухадресных) циклах. Для компактного расположения хранимых изделий, заготовок, готовой продукции, а также инструментальных наладок и отходов производства (при сборе стружки в стандартную ящичную тару) в складской системе необходимо предусмотреть определенную схему закрепления зон хранения.

а)

А ●

● В

б )

А ●

● В

в)

А ●

● В

● Д₁

● Д₂

● С₂

● С₁

Рис. 2.1. Компоновки автоматического стеллажного склада

В автоматизированном производстве стеллажи с кранами-штабелерами нашли наибольшее распространение, поскольку они занимают небольшие площади и имеют высокую производительность. Для увеличения функциональных возможностей и объема хранимых запасов изделий используют несколько стеллажей при обслуживании единым краном штабелером (рис. 2.2), который, как правило, располагается в центральной части складской системы.

Д ●

В ●

С ●

А●

В ●

А●

Д ●

● С

Рис. 2.2. Односторонний и двусторонние стеллажи с краном-штабелером

Транспортные системы

Транспортная система функционально связана с основным и вспомогательным оборудованием ГПС и служит для перемещения заготовок, изделий и технологической оснастки. В состав транспортной системы включаются:

· конвейеры (цепного или рольгангового типа),

· тележки (самоходные или ручные),

· робокары,

· мостовые краны.

Конструктивно-технологические характеристики изготовляемых деталей, прежде всего, определяют характер прямой или косвенной связи между технологическим оборудованием.

При прямой связи заготовки с помощью транспортных средств подаются со склада к оборудованию, и после обработки на одном станке передаются на другой станок, для последующей обработки, минуя склад. Связь такого рода используется преимущественно при заготовках большой массы со значительным временем обработки.

Косвенная связь осуществляется между оборудованием через склад при высокой частоте транспортирования, и затраты на транспортирование возрастают. Однако такая организация межоперационных перемещений при серийном производстве имеет следующие преимущества: весь производственный процесс контролируется и управляется с центрального пульта управления и к станку адресуется минимальное число заготовок; новая партия заготовок направляется к станку только тогда, когда заканчивается обработка предыдущей партии, что уменьшает вместимость накопителей и обеспечивает лучшие возможности контроля и управления производственным процессом.

Компоновки разделяются на линейную (разомкнутую) и круговую (замкнутую).

При линейном принципе компоновки в качестве транспортных средств используют машины циклического действия (краны-штабелеры, транспортные манипуляторы, роботрайлеры).

При линейном принципе компоновки складской системы в ГПС в качестве основного транспортного средства используется штабелер, взаимосвязь которого с непосредственным ГПМ можно представить в вариантах, показанных на рис. 2.3.

Замкнутые системы выполняют на базе транспортных средств непрерывного действия (напольные и подвесные конвейеры и т.д.).

На рис. 2.4 приводится взаимосвязь складской системы с технологическим оборудованием (ГПМ), где функцию внешнего транспортирования грузов осуществляет напольная транспортная тележка по светоотражающей полосе. Автоматическая транспортная тележка может осуществлять перевозку крупных заготовок и полных комплектов инструментальных головок. Такая тележка управляется по светоотражающей полосе, которая располагается на поверхности пола.

Автоматические тележки оснащают индивидуальным приводом, они информационно связаны с ЭВМ верхнего уровня ГПС и могут быть адресованы к различным операционным средствам и накопителям ГПС. Различают рельсовые и безрельсовые тележки. Первые отличаются более простой системой управления для отслеживания маршрута. Для изменения маршрута используют стрелочные переводы. Изменять планировку ГПС, обслуживаемую рельсовой тележкой, сложнее, чем ГПС, обслуживаемую безрельсовой тележкой. Для отработки маршрута движения безрельсовых тележек применяют различные способы.

В качестве систем маршрутоотслеживания транспортных роботов используются:

- механические (с направляющим роликом или дополнительным колесом);

- индуктивные;

- оптоэлектронные (флуоресцентная полоса; датчики, работающие в ультрафиолетовом спектре; светоотражающая металлизированная или металлическая полоса; белая полоса с черной окантовкой; датчики контраста двух цветов).

●

Рис. 2.3. Варианты взаимодействия ГПМ и рабочих мест с АТСС линейного типа: 1 – стеллаж; 2 – кран-штабелер; 3 – станок; 4 – пристаночный робот-манипулятор; 5 – напольный робот-манипулятор; 6 – место приема-выдачи; 7 – конвейер; 8 – ячейка приема-выдачи; 9 – шарнирно-балансирный манипулятор; 10 – накопитель; 11 – монорельс; 12 – подвесной манипулятор

Более гибкой транспортной связью обладают подвесные роботы. Эта схема имеет преимущество перед другими транспортными средствами доставки инструмента и заготовок, так как занимает минимальное количество площади.

Компоновка АТСС в значительной мере определяет компоновку ГПС в целом и, в свою очередь, зависит от конструктивно-технологических характеристик изготовляемых деталей, масштабов производства, используемого технологического оборудования, производственных площадей и т.д.

Автоматизированные транспортные системы (АТС), обслуживающие ГПС, могут быть разных уровней, в том числе межцеховыми, цеховыми и локальными. Транспортные связи охватывают грузопотоки межцеховые, межучастковые, межоперационные и все элементы перемещений, включая ориентацию, установку заготовки, кассетирование и др. Автоматические склады, кладовые, операционные накопители выполняют функции буферных устройств, сглаживающих нарушение ритма работы технологического оборудования. Автоматизированные и автоматические транспортные средства обслуживают горизонтальные, вертикальные и смешанные грузопотоки. Характер транспортных связей оказывает решающее воздействие на совершенствование технологической компоновки оборудования, сокращение производственных площадей и снижение капитальных затрат.

●

ГПМ 1

ГПМ 6

ГПМ 5

ГПМ 3

ГПМ 2

ГПМ 4

Рис. 2.4. Варианты компоновок АТСС замкнутого типа: 1 – стеллаж; 2 – штабелер; 3 – станок; 4 – транспортная тележка; 5 – место приема-выдачи; 6 – конвейер; 7 – ячейка приема-выдачи; 8 – пристаночный накопитель; 9 – светоотражающая полоса

В ГПС используются накопительные системы со стеллажом. В состав ее входят пристаночные накопители, стеллажи и устройства для передачи паллет с приспособлением и заготовкой с ячеек стеллажа на пристаночный накопитель и обратно.

Пристаночные накопители располагают как можно ближе к зоне обслуживания станка. Они служат для сокращения времени на установку и съем детали за счет устранения времени на передачу заготовки со стеллажа на станок и обратно. Эти накопители могут быть двух типов: в виде поворотного стола и челночного типа. В первом случае стол имеет две позиции (поворот его производится на 180˚ ). Одна позиция, примыкающая к станку, свободная. На эту позицию со станка сдвигается паллета с заготовкой. Накопитель поворачивается на 180˚, и со второй позиции паллета с заготовкой сдвигается на станок. Во время работы станка с первой позиции паллета перемещается в стеллаж, а со стеллажа подается новая паллета. Такие накопители предназначены для заготовок со сравнительно небольшими габаритами. Использование этой схемы накопителей у станка требует значительной площади при формировании общей компоновки ГПМ.

Корпусные детали (заготовки) обычно изготавливают в ГПС с применением спутников. При хранении деталей в участковых складах или в магазинах станков они из спутников не извлекаются.

Выбор типа и параметров производственной тары является одним из первых этапов проектирования складской системы, так как посредством тары увязывается между собой номенклатура перерабатываемых грузов, определяются интенсивность грузопотоков, условия транспортирования и изготовления изделий, а также основные параметры самой складской системы.

К производственной таре относятся: поддоны, кассеты, спутники, паллеты и специальная тара. Увязка тары с внешними и внутренними грузопотоками должна выполняться посредством лучшего заполнения транспортных средств,
т. е. путем увеличения объема транспортной партии и обеспечения бесперевалочного процесса транспортирования и складирования грузов.

Вопросы для самопроверки по теме 2.2

1. Опишите структуру и цели функционирования складских систем автоматизированного производства.

2. Какие виды автоматизированных складов используются в ГПС?

3. Приведите компоновки складских систем автоматизированного производства.

4. Виды и роль тары в автоматизированных производствах.

5. Перечислите основные виды транспортных систем автоматизированного производства.

Размерный контроль в ГПС

Уровень автоматизации производства и организация обслуживания определяют и уровень автоматизации размерного контроля. Для обеспечения размерного контроля обычно в составе ГПС имеется контрольный пост. Такие посты оснащаются координатно-измерительными машинами (КИМ). В основу работы КИМ положен расчет контролируемых геометрических параметров поверхностей по результатам измерения положения отдельных точек на этих поверхностях. Для отсчета положений отдельных точек используется координатная система, относительно которой положение измеряемого объекта фиксировано.

На рис. 2.8 приведена координатно-измерительная машина типичной компоновки. Объект измерения располагают в рабочем пространстве машины, т. е. в области, допустимой движению измерительной головки (рис. 2.9). Измерительная головка оснащена щупами: при касании щупа с поверхностью измеряемого

Рис. 2.8. Координатно-измерительная машина: 1 – поверочный стол; 2 – измерительная головка; 3 – измерительный щуп; 4 – измеряемая деталь

Рис. 2.9. Схема измерения детали на КИМ: 1 – измерительная головка; 2 – измерительный щуп; 3 – изделие

объекта фиксируются три координаты точки касания. Управление перемещениями измерительной головки и обработка результатов измерения осуществляются системой управления, построенной на базе ЭВМ. Для отсчета координат используются датчики положения всех подвижных узлов, входящих в систему управления.

Контрольные автоматы применяются для контроля деталей после их обработки на станке, разделяют обработанные детали на группы годных деталей с заданными размерами и одну или две группы бракованных деталей (брак исправляемый и неисправляемый). Контрольные автоматы производят автоматический приём, ориентирование, транспортирование, контроль и сортировку с помощью механических, электроконтактных, индуктивных, пневматических и других измерительных систем.

Адаптивное управление процессом обработки

Наибольшее влияние на величину поля рассеивания размеров детали оказывает изменение таких входных параметров процесса обработки, как размеры припуска и твердость материала заготовки. Это обуславливает соответственное возрастание диапазона изменения усилий резания и вызываемых ими упругих отжатий, а следовательно, и поля рассеивания размеров обработанных заготовок (деталей). Как известно, отжатие в упругой технологической системе рассчитывается по следующей формуле:

где – нормальная (радиальная) составляющая сила резания; j – жесткость технологической системы.

Погрешность обработки зависит от колебания отжатия вследствие изменения усилий резания или жесткости системы. Для достижения высокой точности обработки необходимо обеспечить постоянство величины y, что возможно:

1) при постоянстве составляющей силы резания (или силы резания P);

2) при постоянстве отношения .

Например, при обработке стали и чугуна сила резания определяется по следующей формуле:

Для того чтобы управлять величиной силы, теоретически можно изменять любые параметры входящие в формулу. Но практически изменять можно только подачу, так как изменить остальные параметры невозможно.

Пример: обрабатывался стальной валик диаметром d = 23 мм и длиной
l = 400мм. Обработка велась резцом с пластинкой из твердого сплава Т15К6 и углом в плане φ = 45˚, глубина резания t = 1 мм, число оборотов шпинделя
n = 375 об/мин. Обработка велась по двум вариантам:

а) подача оставалась постоянной s = 0, 3 мм/об;

б) подача изменялась по длине обработки: при l = 50 и 100 мм s = 0, 53 мм/об; при l = 150 мм s = 0, 33 мм/об; при l = 200 мм s = 0, 3 мм/об; при l = 250 мм s = 0, 33 мм/об; при l = 300 мм s = 0, 47 мм/об; при l = 350 мм s = 0, 53 мм/об.

Были получены результаты, представленные на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Результаты обработки валика:

a – постоянная подача; б – изменение продольной подачи

При изменении продольной подачи повысилась не только точность геометрической формы детали (колебание диаметра по длине детали уменьшилось с до ), но и увеличилась производительность обработки, так как средняя подача выросла с 0, 3 до 0, 43 мм/об (в 1, 43 раза). Производительность по основному времени равна

где – основное время; n – число оборотов шпинделя; – подача (на один оборот шпинделя); – длина рабочего хода; i – число проходов.

Как видим, производительность по основному времени прямо пропорциональна подаче, следовательно, она также увеличилась в 1, 43 раза.

Для регулирования подачи применяются специальные устройства. Ранее они назывались (для универсальных станков) системы автоматического регулирования. Сейчас их называют системами адаптивного управления (САУ).

Более подробно о моделировании типовых технологических процессов можно прочесть в [13], с. 247…257, а о системах стабилизации и адаптивного управления процессами металлообработки на с. 276…321.

Вопросы для самопроверки по теме 2.3

1. Перечислите основные задачи системы автоматизированного контроля.

2. Опишите состав и структуру систем автоматического контроля.

3. Система поддержания работоспособности ГПМ.

4. Какие методы контроля используются для оценки состояния инструмента в ГПМ?

5. Размерный контроль в ГПС.

6. Какими средствами осуществляется автоматический контроль в процессе обработки?

7. Опишите организацию контроля изделий после обработки в ГПС.

8. Адаптивное управление процессом обработки.

Вопросы для самопроверки по теме 2.3

1. Приведете схему инструментального потока ГПС механообработки.

2. Опишите функции и состав системы инструментального обеспечения.

3. Перечислите особенности инструментального обеспечения автоматизированных производств.

4. Инструментальные комплекты в автоматизированных производствах.

Способы дробления стружки

Форма стружки удобная для удаления из рабочей зоны технологического оборудования в настоящее время является важнейшей характеристикой процесса резания. Особенно остро вопрос дробления стружки возник в связи с внедрением в производство малолюдных технологических процессов на автоматических линиях, автоматах и ГПС, что вызвало необходимость создания простых и вместе с тем надежных средств дробления или завивания стружки.

В настоящее время металлообрабатывающая промышленность располагает различными средствами воздействия на форму и размеры стружки, которые базируются на кинематическом (прерывистом) и некинематическом (непрерывном) методах (рис. 2.11). Некинематический метод дробления стружки основан на создании условий, обеспечивающих изменение механических свойств и возникновение дополнительных местных напряжений в сечении стружки при неизмененных кинематических параметрах процесса резания. Некинематический метод включает в себя способы, оказывающие механическое и физическое воздействие на процесс стружкообразования. Кроме того, дробление стружки может достигаться путем подбора соответствующих режимов резания, создания специальных марок сталей и сплавов для заготовок и разработки технологических режимов их термической обработки.

Система стружкоудаления

При наличии мелкодробленой стружки процесс ее удаления из рабочего пространства не вызывает затруднений и конструктивно решен в виде применяющихся с успехом на многих станках и автоматических линиях шнековых устройств. Комплексную механизацию уборки и переработки стружки осуществляют в следующей последовательности: сначала стружку удаляют из зоны

Методы и способы дробления стружки

Методы непрерывного резания

Методы прерывистого резания

Вибрацион-ный

Дискрет-ный

Релакса-ционный

Кинемати-ческий

Подбором режимов резания

Предварительной подготовкой поверхности

Изменением конструкции режущего инструмента

Изменением геометрии режущего инструмента

Резкой электроискровым разрядом

Рис. 2.11. Классификация существующих средств дробления стружки

резания станков, затем транспортируют линейным транспортером до магистрального и перемещают на участки переработки. Все транспортные средства в механическом цехе расположены обычно ниже уровня пола. Если необходима гибкость в переоборудовании производства, то нет необходимости в создании капитальных транспортеров для перемещения стружки. Стружку из поддона станка собирают в специальную тару, а затем, используя транспортные средства, вывозят ее в зону брикетирования. Известны два способа брикетирования стружки – холодное брикетирование на гидропрессах и горячее под молотом. В целях упрощения транспортировки переработку стружки рационально вести в непосредственной близости от места ее образования.

Количество стружки зависит от типа металлорежущего оборудования, припусков на обработку заготовки, вида применяемого инструмента. Различают стружку в виде мелкой крошки, кусочков, высечки, колечек, жгутика, мелкого, среднего и крупного вьюна, саблевидную.

Выбор схемы транспортирования стружки в ГПС зависит от общей системы стружкоудаления в цехе. При отсутствии общей системы стружкоудаления необходимо руководствоваться следующим:

- для систем, расположенных на площади 300…500 м², с количеством стружки до 300 кг/ч целесообразно устанавливать линейные конвейеры для линии станков, а в конце линии – емкости для сбора стружки;

- для систем с площадью 2000…3000 м² и количеством стружки 300…600 кг/ч необходимо применять транспортные системы со специальной тарой, установленной в конце систем.

Стружкоуборочные конвейеры можно монтировать под полом в каналах, перекрытых бетонными плитами или металлическими решетками, а также на полу на специальных металлоконструкциях. На рис. 2.12 и 2.13 приводятся скребковые и шнековые конвейеры для транспортирования и удаления стружки из производственной зоны.

Рис. 2.12. Схема скребкового конвейера для транспортирования стружки: 1 – станок; 2 – поддон; 3 – скребковый конвейер; 4 – тара для складирования стружки

Рис. 2.13. Схема шнекового конвейера для транспортирования стружки: 1 – станок; 2 – поддон; 3 – шнековый конвейер; 4 – тара для складирования стружки

Каналы для шнековых, пластинчатых или скребковых транспортных конвейеров перекрываются съемными плитами, загрузочные отверстия – решетками с ячейками 25× 25 мм для чугунной стружки и откидными люками для стальной.

Вопросы для самопроверки по теме 2.5

1. Перечислите способы дробления стружки и кратко их охарактеризуйте их

2. Как организуется удаление стружки со станков в ГПС?

3. Какие типы конвейеров используются при удалении различных видов стружки.

РАЗДЕЛ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
СИСТЕМ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 2, 13, 14].

В раздел 3 включены следующие темы:

3.1. Моделирование процессов обработки резанием.

3.2. Моделирование работы ГПС.

После изучения теоретического материала раздела 3 необходимо выполнить тренировочный тест № 3. Ответы на тренировочный тест № 3 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 3. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы № 2 и проведение практического занятия № 2 (для студентов очной и очно-заочной формы обучения).

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 20 баллов (5 за тестирование, 5 за лабораторную работу, 10 за практическое занятие).

Вопросы для самопроверки по теме 3.1

1. Моделирование управлением обработки на станках с ЧПУ.

2. Особенности назначения режимов резания в условиях автоматизированного производства.

Основные понятия и классификация систем массового обслуживания

Анализ и синтез этих и подобных систем с учетом вероятностного характера протекающих в них процессов возможен методами теории массового обслуживания (ТМО).

Под системой же массового обслуживания (СМО) понимают динамическую модель системы управления автоматизированным производством, предназначенную для расчета эффективного обслуживания случайных потоков заявок (требований на обслуживание) при ограничениях на временные и аппаратные ресурсы системы (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Упрощенная модель СМО:
ТО – технологическое оборудование; Оч – очередь; ОП – обслуживающий прибор

Теория систем управления оперирует следующими понятиями:

1. Заявка - это сигнал от технологического оборудования на ВЦ с требованием предоставить машинное время для обработки информации.

2. Обслуживание - предоставление машинного времени на выполнение заявки.

3. Обслуживающий прибор-единица аппаратуры, предоставляющая время на выполнение заявки.

4. Очередь - место ожидания заявки процесса обслуживания.

5. Поток заявок - последовательность заявок, распределенных во времени по определенному закону.

6. Дисциплина обслуживания - правила выбора заявок из очереди на обслуживание.

7. Приоритет - преимущественное право на обслуживание.

Классификация СМО производится по следующим признакам:

1) по длине очереди (d);

2) по числу обслуживающих приборов (числу каналов - n);

3) по числу и виду потоков заявок (N);

4) по дисциплине обслуживания.

ПОТОКИ ЗАЯВОК

Потоки заявок могут быть:

1) детерминированными (регулярными), когда заявки следуют одна за другой через одинаковые промежутки времени;

2) случайными, когда заявки следуют одна за другой с промежутками времени, случайно изменяющимися по своей продолжительности.

Случайные потоки заявок могут быть:

1) стационарными, когда в течение длительного времени случайный поток заявок не подвержен какой-либо закономерности в своем изменении;

2) нестационарными, когда за определенный отрезок времени поток заявок обнаруживает тенденцию к изменению характера распределения;

3) ординарными, когда вероятность прихода за короткий отрезок времени двух и более заявок равен нулю;

4) поток заявок без последействия, когда промежутки времени между заявками не связаны между собой какими-либо логическими связями;

5) потоки заявок с последействиями могут быть:

- с ограниченными последействиями, когда каждая величина времени между заявками имеет свой закон изменения;

- рекуррентные, когда каждая величина времени между заявками подчинена одному и тому же закону изменения.

Будем рассматривать лишь один вид потока заявок - простейший. Он характеризуется как случайный, стационарный, ординарный, без последействия.

Простейший поток заявок характеризуется экспоненциальной (показательной) функцией распределения вероятностей поступления заявок:

где l - интенсивность потока заявок, т.е. количество заявок, поступивших в единицу времени.

Функция распределения (рис. 3.3) указывает вероятность поступления заявок на отрезке времени 0 - t (с увеличением t вероятность поступления заявок плюсуется). При t®¥ величина е^-^l^t®0 и F _з (t)=1, т.е. вероятность прихода заявки равна единице.

)

Рис. 3.3. Функция распределения

Плотность распределения указывает, как быстро растет вероятность прихода заявки на отдельных участках времени, равных по своей длительности, т.е. это скорость изменения вероятности поступления заявок. Плотность распределения равна производной от функции распределения

Средний промежуток времени между поступлениями двух заявок равен математическому ожиданию от плотности распределения:

Будем считать заявки нетерпеливыми, т. е. имеющими право пробыть в СМО не более допустимого промежутка времени t_доп. Если время пребывания заявки в СМО превышает допустимое t_доп, то эта заявка покидает СМО. Нетерпеливость заявок характеризуется свойством старения информации в системах управления реального времени. В общем случае можно считать допустимое время пребывания заявки в СМО величиной случайной с экспоненциальной плотностью вероятности, математическим ожиданием и интенсивностью ухода из очереди

и обслуживающего прибора

В общем случае можно считать, что интенсивность ухода заявок из очереди и обслуживающего прибора равны

Суммарная интенсивность ухода заявок из СМО определяется выражением

ДИСЦИПЛИНЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Дисциплины обслуживания классифицируются по следующим признакам:

1) одиночный режим - выбор одной заявки из любой очереди;

2) групповой режим - выбор нескольких заявок данной очереди;

3) дисциплина обслуживания с относительным приоритетом-заявка с относительным приоритетом ждет конца обслуживания предыдущей заявки, но идет вне очереди;

4) дисциплина обслуживания с абсолютным приоритетом - заявка с абсолютным приоритетом прерывает обслуживание предыдущей заявки;

5) бесприоритетная дисциплина обслуживания - все заявки поступают в обслуживающий прибор на обслуживание на общих основаниях из общей очереди.

Дисциплина обслуживания может быть стационарной и нестационарной.

Вероятность того, что обслуживание заявки уложится в отрезок времени 0 - t, определяется функцией распределения с экспоненциальным законом

где m - интенсивность обслуживания, равная количеству заявок, которое может быть обслужено в единицу времени. Интенсивность обслуживания можно определить по формуле

, (3.1)

где B - быстродействие микропроцессора (число выполняемых операций в единицу времени); q - трудоемкость прикладных программ (количество операций в прикладной программе).

Каждая заявка вызывает из памяти обслуживающего прибора заранее туда помещенную прикладную программу, на базе которой идет реализация поступившей заявки.

Например, микропроцессор имеет быстродействие B=50·10³операций в секунду, а прикладные программы имеют трудоемкость, равную q=2·10³операций. Тогда интенсивность обслуживания будет равна m=25 прикладных программ в одну секунду (m=25с^-1).

Плотность распределения вероятностей (скорость изменения вероятностей обслуживания на отдельных интервалах времени) определится как

Средняя длительность обслуживания одной заявки равна математическому ожиданию от плотности распределения:

. (3.2)

Вопросы для самопроверки по теме 3.2

Какие технические задачи решаются при помощи теории массового обслуживания?
По каким признакам классифицируются системы массового обслуживания?
Какие параметры системы массового обслуживания характеризуют функция распределения и плотность распределения?
Что характеризуют собой вероятности состояний СМО?
Почему при расчете вероятностей состояний СМО с ограниченным количеством мест в очереди и с нетерпеливыми заявками используются две формулы: при заполнении ОП и при заполнении очереди?

РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 4, 15…16].

В раздел 4 включены следующие темы:

4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств.

4.2. Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий.

После изучения теоретического материала раздела 4 необходимо выполнить тренировочный тест № 4. Ответы на тренировочный тест № 4 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 4. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы № 3.

Тема 4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств

Комплексная автоматизация, реализуемая в виде «компьютерного интегрированного производства», указывает на " частично автоматизированное промышленное предприятие, где все процессы, связанные с производством продукции, объединены и управляются компьютерами" (рис. 4.1). Первоначально понятие КИП объединяло системы автоматизированного проектирования (CAD), автоматизированные системы технологической подготовки производства (CAPP) и автоматизированные производственные системы (CAM), а затем в него стали также включать автоматизированные системы инжиниринга (CAE), системы автоматизированного контроля качества (CAQ), автоматизированные системы управления производством (CAPM), автоматизированные системы оперативного управления. В общем случае КИП должно охватывать все стадии производственного цикла, начиная от стадии маркетинга и заканчивая стадией выпуска готовой продукции. Остальные стадии жизненного цикла изделий (ЖЦИ) понимаются как внешние по отношению к КИП и находятся с ним в постоянном взаимодействии.

Основой систем автоматизации информационной инженерно-технической подготовки является модуль компьютерной графики (графический редактор), назначение которого – построение и редактирование графических объектов, т. е. представление изображения в памяти компьютера и формирование этого изображения на мониторе компьютера.

Рис. 4.1. Схема комьютерно-интегрированной производственной системы

Вопросы для самопроверки по теме 4.1

1. Цели создания и назначение САПР и АСУП.

2. Классификация и состав САПР.

3. Достоинства и недостатки каркасного, поверхностного и твердотельного моделирований.

4. Виды объектов автоматизированного проектирования в машиностроении.

5. Автоматизация конструкторского проектирования в машиностроении.

Вопросы для самопроверки по теме 4.2

1. Перечислите элементы и опишите структуру системы информационно-технической подготовки компьютерно-интегрированного производства.

2. Системы автоматизированного проектирования изделий. Как можно классифицировать и системы автоматизированного проектирования изделий.

3. Перечислите основные компоненты САПР И.

4. Какие виды и методы построения 3D моделей существуют?

5. Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП – CAM).

6. Опишите процесс интеграции этапов создания изделий на основе их трехмерных (пространственных) моделей.

7. Интегрированные системы проектирования изделий и технологических процессов. Основные модули и решаемые ими задачи.

Вопросы для самопроверки по теме 5.1

1. По какому принципу строятся технологические процессы для последовательных автоматических линий?

2. Для чего производится разделение автоматических линий на участки?

3. Как изменяются внецикловые потери при увеличении количества позиций?

Вопросы для самопроверки по теме 5.3

1. Как изменяется количество возможных комбинаций настройки в автомате последовательно-параллельного действия?

2. Как изменяется производительность автоматической линии последовательно-параллельного действия при увеличении количества последовательных позиций? Аргументируйте свой ответ.

РАЗДЕЛ 6. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ,
ПРОИЗВОДСТВАМИ И ПРЕДПРИЯТИЯМИ

Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 4, 8, 9].

В раздел 6 включены следующие темы:

6.1. Основы построения интегрированных систем управления.

6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами.

6.3. Системы автоматизации управления предприятиями.

После изучения теоретического материала раздела 6 необходимо выполнить тренировочный тест №6. Ответы на тренировочный тест №6 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 6. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы № 5(для студентов очной формы обучения).

Планирование производства

1. Система планирования обеспечивает разработку стратегии для системы управления процессом производства изделий с учетом состояния внутренней и внешней среды в соответствии с заданными критериями функционирования ПС и заказами.

2. Планирование осуществляется методом " just in time" (точно вовремя).

3. При планировании используется многовариантная технология изготовления изделий, разработанная системой САПР и САПР ТП, с которыми она имеет обратную связь.

4. Система планирования ориентирована на непрерывное изменение состояния внешней среды при динамической адаптации структуры, состава, надежности и технологических возможностей внутренней среды ПС.

5. Система производит вариантное планирование производства по различным критериям или их возможной комбинации.

6. Система планирования производства имеет распределенную иерархическую структуру, у которой возможна динамическая реконфигурация, и содержит ряд подсистем различного функционального назначения и горизонта планирования.

7. Система имеет следующую иерархическую структуру: подсистема " Перспективное планирование"; подсистема " Текущее планирование"; подсистема " Оперативное планирование".

8. Планирование осуществляется методом " сверху вниз" с обратной связью по состоянию внешней и внутренней среды методом " снизу вверх".

9. Система планирования должна быть реализована в виде многоуровневой экспертной системы или представлять ряд вложенных частных экспертных подсистем со своими базами знаний и множеством правил на каждом уровне иерархии.

10. Система должна предоставлять пользователю-непрофессионалу в области вычислительной техники естественный языковой интерфейс так, что возможно вмешательство в процесс планирования любого уровня и объяснение последовательности принятия того или иного решения по требованию пользователя при ее работе в автоматическом режиме.

11. Архитектура системы планирования должна быть открытой, позволять параметрическую, структурную и критериальную настройку без перерегенерации системы и допускать поэтапный ввод системы в эксплуатацию.

12. Практическая реализация системы планирования должна быть выполнена с использованием распределенной БД и вычислительной сети, единых для всех систем ПС в целом.

13. Для обмена информацией внутри ПС необходимо придерживаться по возможности протокола MAP.

Диспетчирование

Основные функции подсистемы следующие: входной (выходной) контроль комплектующих и материалов для технологического процесса; техническое обслуживание и ремонт оборудования; диагностирование; управление ресурсами; управление персоналом; испытания.

Перечисленные выше функции рассматриваются как функции, обеспечивающие выполнение общей цели – инициализации, а также контроль подготовки и выполнения плановых заданий изготовления, материального обеспечения и технического обслуживания.

Конечная цель системы диагностирования – обеспечение ритмичного функционирования производства в соответствии с плановыми заданиями. Поэтому система диагностирования (регистрация событий и обеспечение информацией о появлении сбоев станка или системы) должна выполнять ряд функций управления ресурсами и персоналом.

Информация, получаемая в системе диагностирования, должна использоваться в системе оперативного управления, планирования и организации производства на различных уровнях для принятия правильного решения о следующем: использовании склада (модуля, участка, цеха, завода); размещении имеющейся рабочей силы; размещении и составе ремонтных бригад; замене оборудования; перегруппировке производственных процессов для выполнения плановых заданий и т.д.; определении межоперационных заделов и ресурсов и др.

Оперативное управление

Система оперативного управления (СОУ) принимает с соседнего верхнего уровня команды на выполнение заданий (планов) и координирует работу оборудования, а в общем случае – работу ПС более низкого ранга. Параметры плановых заданий, так же, как и необходимая технологическая информация, выбираются из общей базы данных. В процессе выполнения плановых заданий СОУ передает на верхний уровень и заносит в общую базу данных учетную информацию.

Задания (планы) верхнего уровня могут быть разбиты на следующие основные классы: материально-техническое обеспечение; изготовление; техническое обслуживание; оснащение.

Вопросы для самопроверки по теме 6.1

1. Какой основной комплекс работ нужно осуществить для построения интегрированной автоматизированной системы управления?

2. На какие основные уровни подразделяется система управления производством?

3. Из каких подсистем состоит система планирования производства?

4. Перечислите основные функции подсистемы диспетчирования.

Вопросы для самопроверки по теме 6.2

1.Опишите основную структуру управления технологическим процессом.

2. На каком принципе строится АСУ ТП? Опишите его сущность.

3. Перечислите основные возможности присущие современным АСУ ТП.

Вопросы для самопроверки

1. На основе каких моделей производится интеграция процессов жизненного цикла изделий?

2. Опишите круг задач ERP-системы.

3. В рамках, каких временных интервалов функционируют CALS, ERP, MES и SCADA-системы?

Заключение

В приведенном опорном конспекте изложены основные принципы автоматизации машиностроительных производств. Изучив предлагаемые разделы и рекомендуемую дополнительную литературу, вы изучили основные подходы и средства автоматизации современных машиностроительных производств, ознакомились с перспективными направлениями развития автоматизации в нашей стране и за рубежом.

3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)

Автомат (от греческого automatos – самодействующий) – самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы, которые осуществляют передачу, использование и преобразование энергии, материалов или информации.

Автоматизация производственного процесса – применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими (в течение определенного периода времени) без непосредственного участия людей.

Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО) – система взаимосвязанных элементов, включающая участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, устройства смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую установку и замену инструмента.

Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) – система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств, которые должны осуществлять укладку, хранение, временное накопление, разгрузку и доставку заготовок, готовых изделий, инструментальной и технологической оснастки.

Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором все преобразования описания объекта и (или) процесса его функционирования осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ.

АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства изделий.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

Гибкая производственная система (ГПС) – совокупность или отдельная единица оборудования в системе обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойствами автоматической переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) – производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) – производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, гибких автоматизированных участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования с программным управлением и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные автоматические циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры и имеющая возможность встраиваться в гибкую производственную систему.

Гибкость производственного процесса или оборудования – это их способность к переналадке, адаптации к изменяющимся требованиям или условиям производства.

Механизация производственного процесса – применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства.

Мобильность – время необходимое на переналадку оборудования при переходе с одного изделия на другое.

Производственный процесс – совокупность действий, совершаемых по преобразованию исходных материалов, полуфабрикатов и заготовок в готовую продукцию, контролю ее качества, хранению и перемещению на всех стадиях изготовления, организации снабжения и обслуживания рабочих мест и участков, управления всеми звеньями производства, а также все работы по технической подготовке производства.

Робокар, робототележка, электроробокар – AUTOMATIC GUIDED VEHICLE, AGV – безрельсовый транспортный робот.

Сборка – технологический процесс соединения деталей машин в сборочные единицы и машину в целом.

Система автоматизированного проектирования (САПР) – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющих автоматизированное проектирование.

Технологический процесс – совокупность действий, совершаемых по преобразованию исходных материалов, полуфабрикатов и заготовок путем воздействия инструментов, в готовую продукцию с заданными параметрами, с использованием всех видов производственного обеспечения, и контролю ее качества.

Универсальность – возможность переналадки оборудования для выпуска различной продукции.

Штабелер – грузоподъемное устройство перемещения грузов в вертикальной и горизонтальной плоскостях для обслуживания стеллажных складов.

Лабораторная работа №1

Со средствами автоматизации

Цель работы

• Приобретение навыков для определения функций работы технологического оборудования (ТО) со средствами автоматизации.

• Изучение работы гибкого производственного модуля (ГПМ) и всех средств автоматизации технологического оборудования.

• Определение уровня автоматизации и его значения для ГПМ.

Студенты заочной формы обучения с элементами дистанционных обучающих технологий выполняют лабораторную работу № 1 во время экзаменационной сессии.

Содержание лабораторной работы

Сравнить уровень автоматизации токарных станков:

• 1К62 (1Б616)

• 16Б25ПФ3, (KnuthPicoTurn)

• 1В340Ф3

Для расчета уровня автоматизации необходимо выявить функции токарного оборудования и определить список действий, выполняемых на оборудовании.

• Процесс, оборудование или производство, не требующие присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют автоматическим. Значение функции или процесса, выполняемых в автоматическом режиме, принимается за «1».

• Если часть процесса выполняется автоматически, а другая часть требует присутствия оператора, то такой процесс называют автоматизированным. Значение функции или процесса, выполняемых в автоматизированном режиме, принимается за «0, 5».

• Если процесс осуществляется вручную рабочим или оператором, то такой процесс называют ручным. Значение функции или процесса, выполняемых в ручном режиме, принимается за «0».

Рассмотреть выполнение выделенных функций на заданном оборудовании и изучить технические системы, реализующие данные функции. Результаты наблюдений свести в табл.1.1 в соответствии с предлагаемой формой.

Таблица 1.1

Определение уровня автоматизации

Функции
1. Включение оборудования
2. Установка заготовки
3. Закрепление заготовки
4. Установка инструмента
5. Привязка координаты станка к заготовке
6. Введение коррекции инструмента
7. ….
….

Рассчитать степень автоматизации по приведенной формуле.

где – общее значение ручных функций или технологических операций;

– общее значение функций или операций, выполняемых в автоматическом режиме, т.е. без участия человека;

– общее значение функций или операций, выполняемых в полуавтоматическом или в автоматизированном режиме;

n – общее количество функций или технологических операций, выполняемых на отдельном станке, в системе станков или в рамках определенного производственного процесса;

n _руч – общее количество ручных функций или операций;

n _авт – общее количество автоматических функций или операций;

n _п/авт – общее количество полуавтоматических или автоматизированных функций или операций.

Содержание отчета

1. Краткая характеристика изучаемого оборудования.

2. Таблица с последовательным выполнением функций на ГПМ.

3. Описание технических решений соответствующих функциям, выполняемым в автоматизированном и автоматическом режиме.

4. Расчет уровня автоматизации.

5. Графики с уровнем автоматизации оборудования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Цель работы

Целью лабораторной работы является исследование зависимости количества заявок в очередях от интенсивности входных потоков заявок.

Описание модели СМО

Модель СМО набрана на компьютере в программе MatLab. Модель находится в файле LRСМОО2. При открытии файла на экране монитора появляются три окна.

В первом окне (рис. 2.1) представлена модель СМО, состоящая из следующих блоков.

1. Маскированной подсистемы Subsystem, включающей в себя основные элементы модели.

2. Двух генераторов временных потоков заявок Band-Limited White Noise1 и Band-Limited White Noise2.

Рис. 2.1. Модель СМО

3. Виртуального осциллографа Scope для визуального наблюдения временной последовательности заполнения очередей потоками входных заявок.

4. Цифровых дисплеев для визуального контроля количественных значений следующих характеристик СМО:

- дисплеи № 1 и 4 (Display1, Display4) для контроля интенсивностей входных потоков заявок l₁ и l₂;

- дисплей № 2 (Display2) для контроля номинального значения интенсивности обслуживания заявок в обслуживающем приборе m;

- дисплеи № 3 и 5 (Display3, Display5) для контроля приведенных интенсивностей входных потоков r₁ и r₂;

- дисплей № 6 (Display6) для контроля суммарной приведенной интенсивности входных потоков r.

В информационной строке первого окна указывается время моделирования работы модели СМО. Продолжительность моделирования 300 секунд.

Во втором окне (рис. 2.2) представляется временная последовательность заполнения очередей потоками входных заявок.

Рис. 2.2. График временной последовательности заполнения очереди потоками входных заявок

Содержание отчета

В отчете по лабораторной работе необходимо представить следующие материалы.

1. Характеристики СМО, сведенные в табл. № 2.1.

2. График зависимости r_max₁ и r_max₂ от r.

3. Краткое пояснение графика.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

РАБОТА В СРЕДЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПАС

Цель работы

Ознакомиться с основными возможностями САПР конструкторского назначения «Компас» и создать эскиз детали.

Общие сведения

Система КОМПАС-3D позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования – от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации.

Основные компоненты КОМПАС-3D – собственно система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.

Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Базовый функционал системы включает в себя:

· развитый инструментарий трехмерного моделирования;

· средства работы над проектами, включающими несколько тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий;

· функционал моделирования деталей из листового материала – команды создания листового тела, сгибов, отверстий, жалюзи, буртиков, штамповок и вырезов в листовом теле, замыкания углов и т.д., а также выполнения развертки полученного листового тела (в том числе формирования ассоциативного чертежа развертки);

· специальные возможности, облегчающие построение литейных форм – литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

· средства создания поверхностей;

· инструменты создания пользовательских параметрических библиотек типовых элементов;

· возможность получения конструкторской и технологической документации: встроенная система КОМПАС-График позволяет выпускать чертежи, спецификации, схемы, таблицы, текстовые документы;

· возможность простановки размеров и обозначений в трехмерных моделях (поддержка стандарта ГОСТ 2.052–2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия»);

· поддержку стандарта Unicode;

· средства интеграции с различными CAD/CAM/CAE системами;

· средства защиты пользовательских данных, интеллектуальной собственности и сведений, составляющих коммерческую и государственную тайну (реализовано отдельным программным модулем КОМПАС-Защита).

Простой интуитивно понятный интерфейс, мощная справочная система и встроенное интерактивное обучающее руководство «Азбука КОМПАС» позволяют освоить работу с системой в кратчайшие сроки и без усилий.

Содержание лабораторной работы

Для выполнения задания необходимо изучить:

· интерфейс системы КОМПАС;

· работу с чертежами и схемами;

· построение 3D моделей деталей;

· методику построения сборок.

Для изучения следует воспользоваться пособием по работе в системе КОМПАС «Азбука КОМПАС» из меню Справка → Азбука компас.

В Азбуке Компас рассматриваются основные приемы трехмерного моделирования деталей и сборочных единиц в системе КОМПАС-3D с получением комплекта документов: сборочных чертежей, рабочих чертежей и спецификаций.

В зависимости от выделяемого объема часов по заданию преподавателя рассматривается несколько из следующих тем (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Перечень тем

№	Тема		Время на выполнение
Общие сведения
1		Создание первой детали	50 минут
2		Создание рабочего чертежа	30 минут
Создание сборок
3		Создание сборочной единицы	20 минут
4		Создание сборочного чертежа	20 минут
5		Создание спецификации	20 минут
6		Создание сборки изделия	30 минут
7		Создание компонента на месте	40 минут
8		Создание чертежа изделия	30 минут
9		Построение тел вращения	30 минут
10		Кинематические элементы и пространственные кривые	50 минут
11		Построение элементов по сечениям	30 минут
12		Моделирование листовых деталей	30 минут

Содержание отчета

Модель и (или) чертеж (задается преподавателем).

Для студентов заочной формы обучения с элементами дистанционных обучающих технологий задание лабораторной работы – моделирование детали, заданной в курсовой работе ( с. 166…175). Отчетом является модель и чертеж типовой детали.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Цель работы

Изучение и анализ алгоритма работы макета поточной линии.

Студенты заочной формы обучения с элементами дистанционных обучающих технологий могут выполнить лабораторную работу по удаленному доступу через Интернет в соответствии с инструкциями, изложенными в Указаниях к выполнению лабораторной работы.

Порядок выполнения работы

1. Запустить макет поточной линии.

- Для запуска контроллера макета используется ПО PuTTy (двойной клик на putty.exe на рабочем столе).

- Откроется окно:

Рис. 4.4. Рабочее окно программы

- В данном окне выбрать строку “stend” и нажать кнопку “Open”. Появится консольное окно.

- В поле login вводим “root” нажимаем Enter.

- В поле password вводим “1” нажимаем Enter.

- Затем вводим имя исполняемой программы (../dasu02.o) нажимаем Enter.

- В окне появятся начальный и конечный фрагменты надписи – программа запущена.

Подключение удаленного пользователя для работы со стендом.

- Подключение к трансляции Web-камеры осуществляется через Web-интерфейс с помощью любого web-браузера.

- В адресной строке набрать http: //80.250.190.147: 8080/

Появиться изображение с Web-камеры закрепленной рядом со стендом.

- Подключение для управления стендом и запуска программ осуществляется через программу “Подключение к удаленному рабочему столу”. (Пуск → Все программы → Стандартные → Подключение к удаленному рабочему столу).

Рис. 4.5. Окно подключения к удаленному рабочему столу

- Для подключения нужно ввести IP адрес 80.250.190.147

Откроется окно, где будет предложено ввести «Имя пользователя» и «Пароль».

o Имя пользователя: Rstud

o Пароль: (вход без пароля)

Откроется окно рабочего стола Windows удаленного компьютера, к которому подключен стенд. На столе расположены ярлыки для запуска программ iFIX 4.0 Конструктор и клиента подключения к стенду putty.

IP стенда 172.16.64.221

2. Изучить работу макета поточной линии в целом.

3. По заданному варианту элемента макета (табл. 4.1. и 4.2) поточной линии детально рассмотреть порядок его функционирования и взаимодействие с другими элементами.

4. Описать алгоритм функционирования.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Краткое описание макета поточной линии.

2. Подробное рассмотрение заданного компонента.

3. Блок схему алгоритма функционирования, выполненную в соответствии с ГОСТ 19.701-90 (ISO 5807-85).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Цель работы

Изучение и анализ работы системы управления макетом поточной линии на базе промышленного контроллера Beckhoff.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Краткое описание устройства управления, исполнительных устройств и датчиков обратной связи.

2. Функциональную схему объекта управления.

3. Схему подключения исполнительных устройств и датчиков к промышленному контроллеру.

Практическое занятие №1

Разработка структуры гибкого производственного модуля механообработки

Цель работы

Освоение методики автоматизации технологических операций механообработки.

Указания к выполнению

Гибкий производственный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования с программным управлением и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные автоматические циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры и имеющая возможность встраиваться в гибкую производственную систему.

Для обеспечения автономного функционирования технологическое оборудование должно быть обеспечено средствами автоматизации. Их номенклатура включает в себя накопители, устройства загрузки и выгрузки, устройство замены технологической оснастки, устройство автоматизированного контроля, включая техническое диагностирование, устройство переналадки и т.д.

Для загрузки металлорежущего оборудования штучными заготовками используются промышленные роботы (ПР) подвесного, напольного и встраиваемого видов. На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться ГПМ различных компоновок, комплектуемых ПР, обладающими различными технологическими и техническими возможностями.

Наибольшее распространение получили следующие компоновочные решения ГПМ:

– с напольным ПР, расположенным рядом со станком (рис. 1.1);

– с навесным ПР, расположенным на станке (рис. 1.2);

– с подвесным роботом, расположенным над станком (рис. 1.3).

Рис. 1.1. Схема ГПМ на базе токарного обрабатывающего центра: 1 – станок мод. 16Б16Т1; 2 – напольный робот; 3 – накопитель заготовок и готовых деталей; 4 – инструментальный магазин; 5 – система управления ГПМ

Рис. 1.2. Схема ГПМ с промышленным роботом на шпиндельной части станка: 1 – станок мод. 1720Т1; 2 – промышленный робот; 3 – накопитель заготовок и деталей; 4 – инструментальный магазин

Рис. 1.3. Схема ГПМ с подвесным транспортным роботом: 1 – станок мод. 16К20Ф3; 2 – подвесной транспортный робот; 3 – накопитель заготовок и деталей; 4 – инструментальный магазин; 5 – подвесная транспортная линия

Для обслуживания сверлильно-фрезерно-расточных обрабатывающих центров (ОЦ) станков используется система столов-спутников (паллет). Для перемещения и подачи на станок используются устройства автоматической загрузки/выгрузки столов-спутников со станка – двухпозиционный стол (рис. 1.4). Заготовку устанавливают на стол вручную, в то время как на другом столе изготавливается деталь. Совмещение времени установки со временем обработки дает выигрыш в производительности. Более совершенным является ГПМ, содержащий станок типа ОЦ с многопозиционным накопителем и двумя магазинами инструментов (рис. 1.5).

Выбор структуры ГПМ заключается в правильном, учитывающем ситуации производственного процесса, определении экономически оправданного состава системы обеспечения ее функционирования. Моделирование является единственным методом, позволяющим оценить реальное (или близкое к реальному) поведение системы и рассмотреть влияние на производительность ГПМ реальных производственных ситуаций и конкретных параметров ее составляющих.

Рис. 1.4. Схема обрабатывающего центра с двухпозиционным столом: 1 – инструментальный магазин; 2 – обрабатывающий центр; 3 – паллеты; 4 – рабочий стол

Рис. 1.5. Схема обрабатывающего центра с многопозиционным накопителем: 1 – инструментальный магазин; 2 – ОЦ; 3 – паллеты; 4 – многопозиционный стол

Разработка компоновочного плана ГПМ – учет потребности в необходимых производственных площадях, рациональное размещение и взаимоувязка основного технологического оборудования, транспортно-складской системы, энергетического оборудования и вспомогательных систем и устройств. На основании компоновочного плана осуществляется выдача заданий на разработку специальных частей проекта. От компоновочного решения в значительной мере зависят технологические, организационные и технико-экономические показатели ГПМ.

Порядок выполнения работы

1. По заданному преподавателем варианту технологической операции (выбирается в соответствии с заданием курсовой работы с. 175…185) определить потребность в технических средствах автоматизации для обеспечения функционирования системы в заданный промежуток времени.

2. Произвести выбор необходимых средств технического оснащения.

3. Разработать компоновку ГПМ.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Обоснование выбранной компоновки ГПМ.

2. Эскиз ГПМ.

3. Описание компонентов ГПМ

Практическая работа №2

Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса
механообработки

Цель работы

1. Приобретение навыков для определения функций работы гибкого производственного комплекса механообработки со средствами автоматизации.

2. Изучение работы гибкого автоматизированного участка (ГАУ) и всех средств автоматизации комплекса.

3. Построение алгоритма функционирования гибкого автоматизированного участка.

Содержание работы

Автоматизированная система управления. В состав комплекса технических средств (КТС) входят (в соответствии с ГОСТ 24.003-84): управляющий вычислительный комплекс (УВК), средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства подачи сигналов и исполнительные устройства.

Основные функции автоматизированной системы управления (АСУ) подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющие функции АСУ – функции, результатом которых являются выработка и реализация управляющих воздействий на технический объект управления.

К управляющим функциям относятся:

- программно-логические управления оборудованием;

- адаптивное управление объектом в целом.

Информационные функции – функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации о состоянии ГПС оперативному персоналу или передача информации для последующей обработки.

Вспомогательные функции – функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Составные части АСУ. Для выполнения указанных функций необходимо взаимодействие следующих составных частей АСУ: технического обеспечения; программного обеспечения; информационного обеспечения; организационного обеспечения; оперативного персонала.

Состав оперативного персонала. В состав оперативного персонала входят:

- операторы, осуществляющие контроль за работой и управлением технологического объекта управления (ТОУ) с использованием информации и рекомендаций КТС;

- эксплуатационный персонал, обеспечивающий правильность функционирования КТС.

Ремонтный персонал в состав оперативного персонала не входит.

Задачи, решаемые АСУ гибкой производственной системы (ГПС). Выбор технических средств систем управления (СУ) и состав функций, подлежащих автоматизации, в значительной мере зависят от следующих факторов: технологии обработки; состава и компоновки ГПС; организации производства; экономической целесообразности автоматизации составляющих ГПС.

Состав функций и набор решаемых задач АСУ определяются условиями функционирования конкретных ГПС. Задачи оперативного управления:

а) управление технологическим процессом: сбор и обработка информации о ходе технологического процесса; координация работы основного технологического оборудования и оборудования автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС); перераспределение ресурсов в зависимости от фактического состояния производства; организация взаимодействия персонала ГПС и ЭВМ; обеспечение работоспособности СУ при сбоях и перезапусках;

б) групповое управление основным технологическим оборудованием: управление работой устройств числового программного управления (УЧПУ) (запуск по команде ЭВМ, приостановка обработки, замена программы и т.д.); организация хранения на устройствах внешней памяти ЭВМ библиотек управляющих программ (УП) и документов; раздача УП в УЧПУ;

в) управление АТСС: прямое управление оборудованием АТСС; взаимодействие с устройствами управления ГПС.

Задачи автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП): обеспечение технологичности конструкций изделия; разработка технологических процессов; проектирование средств технологического оснащения.

Для конкретных изделий гибкого автоматизированного участка (ГАУ) АСТПП должна решать следующие задачи: проектирование технологических процессов; подготовку управляющих программ для оборудования с ЧПУ; разработку технических заданий на проектирование средств технологического оснащения.

АСТПП для ГПС должна создаваться с учетом интеграции с АСУ для использования единого технического, информационного и программного обеспечения. При этом должно предусматриваться статическое и динамическое взаимодействие с подсистемами управления, планирования, учета и контроля.

Управление технологическим процессом. При создании системы управления ГПС необходима разработка средств, обеспечивающих автоматическую координацию работы технологического оборудования, АТСС и вспомогательного оборудования, принятие решений и регулирование технологического процесса (ТП).

Принятие решений и регулирование ТП основывается на анализе информации, поступающей от объектов управления. В оперативной памяти ЭВМ строится динамическая модель ГПС в табличной форме, описывающей состояния всех элементов объекта управления.

Особое место в общей системе управления ТП занимает система управления АТСС, которая выполняется самостоятельным законченным блоком, функционирующим автономно относительно длительный период времени, что придает ГПС большую гибкость и «живучесть».

Система управления автоматизированной транспортно-складской системы должна обеспечивать выполнение следующих информационных и управляющих функций: прием информации о положении и состоянии оборудования и прием запросов на обслуживание; ведение динамической модели склада (накопителей); выработку рациональных принципов организации накопления и перемещения объектов обработки; подготовку и передачу адресов и команд, обеспечивающих выполнение транспортными механизмами последовательности перемещения объектов обработки; прием информации (в том числе и от оператора), контроль выполнения задания, включая накопление (складирование) и перемещение; диагностирование состояния оборудования и системы управления; выполнение процедур обмена информацией; возможность восстановления информации о состоянии АТСС перед перезапусками системы.

Наличие динамической модели предполагает хранение в информационной памяти микро-ЭВМ данных о грузах, находящихся на всех стадиях обработки: код детали; стадия обработки; номер партии; число деталей в партии запуска и транспортной партии; место (адрес) нахождения детали (транспортной партии).

Комплекс технических средств является инструментом для реализации функции системы управления ГПС и состоит из управляющего вычислительного комплекса (УВК), связанного с ним периферийного оборудования, каналов связи, средств сбора и обработки информации на элементах объектов управления.

Порядок выполнения работы

1. По схеме гибкого автоматизированного участка с подвесной транспортной системой, приведенной на рис. 4, рассмотреть функции работы ГПМ со средствами автоматизации и техническими средствами, обеспечивающими функционирование ГПС.

2. Изучить работу ГПМ, средств автоматизации технологического оборудования и ГАУ, в состав которых входят: ГПМ на базе станков с ЧПУ мод. 16К20Ф3, 1720ПФ30, 1В340ПФ30; робот-манипулятор типа НЦ-31; устройства приема-выдачи; подвесной транспортный робот типа НЦ-32; АТСС; штабелер; монорельсовая подвесная система; системы приема-выдачи рольгангового (цепного) типа; секция для комплектации заготовок и настройки инструмента ГПМ.

3. Разработать алгоритм функционирования гибкого автоматизирован-ного участка с подвесной транспортной системой (рис. 2.1) в соответствии с выданным заданием (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Вариант	Элемент материального потока/маршрут
1	Заготовка со склада на ГПМ 1
2	Заготовка с ГПМ 1 на ГПМ 2
3	Деталь с ГПМ 2 на склад
4	Стружка с ГПМ 1 на склад
5	Инструмент из секции настройки инструмента на ГПМ 1
6	Заготовка со склада на ГПМ 3
7	Заготовка с ГПМ 2 на ГПМ 3
8	Деталь с ГПМ 3 на склад
9	Стружка с ГПМ 1 на склад
10	Инструмент из секции настройки инструмента на ГПМ 3

На рис. 4 приведена схема ГАУ для обработки деталей типа “тел вращения”. Участок состоит из четырех ГПМ: двух со станками 1 мод. 16К20Ф3, одного со станком 2 мод. 1720ПФ30 и одного со станком 3 мод. 1В340ПФ30. Каждый станок оснащен роботом-манипулятором 4 типа НЦ-31, который встраивается на корпус станка, а также устройством приема-выдачи 5 и конвейером для удаления стружки 12 в тару стружки 13. Устройство приема-выдачи 5 имеет возможность обслуживаться как приставочным роботом-манипулятором 4, так и подвесным транспортным роботом 6 типа НЦ-32.

Все компоненты, обеспечивающие автоматизацию ГПМ, имеют собственные системы управления и связаны с ЭВМ станков. Связь накопителей ГПМ в АТСС 7 осуществляется штаблером 8 складской системы посредством подвесной монорельсовой системы 9 и системы приема-выдачи 10 рольгангового (или цепного) типа. ГАУ оснащен секцией 11, предназначенной для комплектации заготовок и настройки инструмента.

Разработать циклограмму последовательности перемещения элемента материального потока по участку.

Циклограмма последовательности работы механизмов и узлов оборудования, входящего в состав комплекса, является практически алгоритмом его работы и служит исходной информацией для создания системы управления всем участком. Следует отметить отсутствие необходимости включать в циклограмму все механизмы комплекса, так как многие группы механизмов управляются самостоятельно от своих систем управления.

ГПМ 1

ГПМ 2

ГПМ 3

ГПМ 4

Рис. 2.1. Гибкий автоматизированный участок с подвесной транспортной системой: 1 – станок с ЧПУ мод. 16К20Ф3; 2 – станок с ЧПУ мод. 1720ПФ30; 3 – станок с ЧПУ мод. 1В340ПФ30; 4 – робот-манипулятор типа НЦ-31; 5 – устройство приема-выдачи; 6 – подвесной транспортный робот типа НЦ-32; 7 – стеллаж; 8 – штабелер; 9 – монорельсовая подвесная система; 10 – система приема-выдачи рольгангового (цепного) типа; 11 – секция для комплектации заготовок и настройки инструмента; 12 – конвейр для удаления стружки; 13 – тара стружки

Например, из всех механизмов станка в циклограмму следует включить механизм зажима детали, привод главного движения, ограждение. Работу позиционных промышленных роботов можно описать положением схвата в основных точках позиционирования, т.е. в точках зажима и разжима схвата. Циклограмму роботов с цикловой системой управления лучше строить для отдельных степеней подвижности.

Главная особенность циклограмм последовательности состоит в том, что она не временная, а потактовая. Каждый такт циклограммы отражает новое положение механизмов автоматической системы, при этом соблюдается строгая последовательность их срабатывания от такта к такту.

Для удобства составления циклограммы, весь комплекс следует разбить на модули, а последние, в свою очередь, на отдельные виды оборудования. В результате анализа построенной циклограммы даются рекомендации для разработки системы управления автоматическим комплексом и проектируется ее структурная схема. Рисунок структурной схемы системы управления дополняется необходимыми подписями, а также пояснительным текстом с описанием составных элементов и информационных связей между ними.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Эскиз гибкого автоматизированного участка с подвесной транспортной системой.

2. Алгоритм функционирования гибкого автоматизированного участка с подвесной транспортной системой по перемещению элемента материального потока (в соответствии с выданным заданием).

3. Циклограмму последовательности перемещения элемента материального потока.

Общие указания

Блок контроля освоения дисциплины включает:

Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению.

Курсовая работа состоит из одного задания. Индивидуальные задания студенты получают у преподавателя или на Учебном сайте в соответствии с первой буквой фамилии и двумя последними цифрами шифра.

Студенты заочной формы обучения с элементами дистанционных обучающих технологий могут выполнить и защитить контрольную работу через сайт дистанционного обучения СЗТУ в соответствие с п.4.2 «Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению».

Для выполнения курсовой работы используется литература [1], [3], [4], [5], [13].

Блок итогового контроля.

Изучение дисциплины завершается сдачей зачета по лабораторным работам и экзамена. Для получения зачета достаточно набрать 75 баллов (согласно балльно-рейтинговой системе ) при условии обязательного выполнения и защиты лабораторных работ. Вопросы для подготовки к экзамену приводятся в п. 4.4.1.

4.2. Задание на курсовую работу и методические указания
к ее выполнению

В соответствии с учебным планом по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» студенты специальности 220301.65 всех форм обучения выполняют курсовую работу, которая включает в себя расчет и разработку проекта автоматизированной производственной системы (гибкого автоматизированного участка).

Целью курсового проектирования является получения навыков концептуального проектирования механообрабатывающих автоматизированных производств и модернизации существующих в машиностроительной отрасли.

Написание работы – самостоятельный творческий процесс, способствующий усвоению пройденного материала.

Курсовая работа является важнейшей частью изучаемого курса, так как в процессе ее выполнения студент приобретает практические навыки автоматизации механообрабатывающих производств.

Пояснительная записка оформляется с использованием ПЭВМ на листах формата А4, 14 шрифтом с межстрочным интервалом 1.5. Размеры полей: левого – 30 мм, правого – 15 мм, верхнего и нижнего – 20 мм.

Титульный лист оформляется в соответствии с Приложением.

В работе должны быть приведены исходные данные для заданного варианта. Для очной формы обучения варианты задаются преподавателем, для очно-заочной и заочной – в соответствии с методическими указаниями.

При написании курсовой работы следует пользоваться литературой [1], [3], [4], [5], [13].

Работа должна иметь сквозную нумерацию страниц и рисунков. При использовании в записке формул, справочных данных необходимо делать ссылки на литературные источники (название источника, номер таблицы или страницы). Следует избегать сокращения слов. В конце записки дается список использованной литературы и оглавление.

Содержание пояснительной записки излагается в ясной и сжатой форме, технически грамотным языком на одной стороне листа с тем, чтобы с другой стороны можно было внести дополнения или исправления после рецензирования.

Студент может быть допущен к защите курсовой работы, если она не содержит принципиальных ошибок, выполнена аккуратно и удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям.

Задание на курсовую работу

1. Деталь-представитель и типовой маршрут обработки выбираются в соответствии с последней цифрой шифра зачетки (табл. 1).

Таблица 1

Деталь-представитель

Последняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
№ рисунка	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

2. Определяются потребности в количестве технологического оборудования в соответствии с заданной годовой программой.

Годовая программа определяется по предпоследней цифре шифра зачетки (табл. 2).

Таблица 2

Годовая программа

Предпоследняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Годовая программа выпуска, тыс. штук	12	15	18	21	24	27	30	34	37	10

Рис. 1. Деталь «Втулка» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	S
Оперативное время, мин	5	7	5	17

Рис. 2. Деталь «Кронштейн» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	S
Оперативное время, мин	5	8	13

Рис. 3. Деталь «Корпус» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	005	010	015	020	S
Оперативное время, мин	5	4	3	7	19

Рис. 4. Деталь «Шток» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	025	S
Оперативное время, мин	8	4	5	1	18

Рис. 5. Деталь «Кронштейн» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	S
Оперативное время, мин	5	8	1	14

Рис. 6. Деталь «Крышка» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	S
Оперативное время, мин	6	12	18

Рис. 7. Деталь «Крышка» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	S
Оперативное время, мин	8	3	5	16

Рис. 8. Деталь «Втулка» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	025	S
Оперативное время, мин	5	4	5	4	18

Рис. 9. Деталь «Валик» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	005	010	015	020	025	130	S
Оперативное время, мин	2	7	5	1	4	4	18

Рис. 10. Деталь «Валик» и технологический процесс ее изготовления

№ операции	010	015	020	025	130	S
Оперативное время, мин	4	4	2	5	5	20

3. Наименование подсистемы ГАУ, функционирование которой необходимо рассмотреть подробнее, выбирается из табл. 3, по первой букве фамилии.

Таблица 3

Выбор подсистемы ГАУ

Первая буква фамилии	Наименование подсистемы
Б, И, О, Ц	Система смены оснастки и инструмента на ГПМ
В, Н, Х	Система транспортирования «Заготовок», «Деталей»
Г, З, У, Я	Система складирования «Заготовок», «Деталей»
Д, Ф, Л, Т	Система поддержания работоспособности ГПМ
Е, М, Р, Ю	Система контроля деталей на ГПМ
Ж, С, Ч	Система контроля деталей вне ГПМ
К, Э, Ш	Система инструментального обеспечения ГАУ
А, П, Щ	Стружкодробление и удаление отходов производства в ГАУ

Таблица 4

Текущий контроль

Тренировочные тесты

Тест №1 (по разделу 1)

1. Под автоматизацией понимают ……

a) применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства;

b) применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими (в течение определенного периода времени) без непосредственного участия людей;

c) применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях, частично управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства;

d) управление производственным процессом или его составными частями без непосредственного участия людей.

2. Аббревиатура CAPM это ….

a) автоматизированные системы управления производством;

b) автоматизированные производственные системы;

c) системы автоматизированного проектирования;

d) системы автоматизированного контроля качества.

3. В формуле – производительности технологических машин квазинепрерывного типа (с перемещающимися заготовкой и инструментом)
это ….

a) технологическая скорость (подача);

b) транспортная скорость;

c) скорость резания;

d) объем выпуска.

4. На схеме показана система управления

a) механическая с распределительным валом, вращающимся с одной скоростью;

b) механическая с распределительным валом, вращающимся с двумя скоростями;

c) механическая с распределительным и вспомогательным валами;

d) путевая.

5. На рисунке показана структурная схема автоматической сборки двух деталей....

a) методом полной взаимозаменяемости;

b) неполной взаимозаменяемости;

c) групповой взаимозаменяемости;

d) регулирования (подбора).

Тест №2 (по разделу 2)

1. Под гибкими производственными системами (ГПС) понимают ……

a) оборудование, оснащенное промышленным роботом и накопителем, обладающее свойствами автоматической переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик;

b) совокупность или отдельную единицу оборудования в системе обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме, обладающую свойствами автоматической переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик;

c) совокупность или отдельную единицу оборудования в системе обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме, для выпуска одного вида изделий;

d) оборудование, оснащенное промышленными роботами.

2. Основным видом складов в ГПС являются …

a) элеваторные;

b) карусельные;

c) стеллажные;

d) конвеерные.

3. Замену инструмента, при которой каждый инструмент заменяется принудительно через промежуток времени или, если он вышел из строя раньше этого периода и заменен по отказу, называют …

a) по отказам;

b) смешанным способом;

c) параллельной заменой;

d) «жесткой» профилактикой.

4. Наиболее простым и распространенным является текущий контроль инструмента по…

a) силам резания;

b) ресурсу стойкости инструмента;

c) параметрам виброакустической эмиссии;

d) термоЭДС.

5. Централизованную систему стружкоудаления целесообразно использовать при удалении …

a) стружки от технологических систем в количестве более 300 кг/ч;

b) стружки от технологических систем в количестве менее 300 кг/ч;

c) сливной стружки;

d) стружки цветных металлов.

Тест №3 (по разделу 3)

1. Для ограничения нагрузки на станок нужно …

a) уменьшить подачу;

b) увеличить подачу;

c) уменьшить скорость резания;

d) увеличить скорость резания.

2. Для косвенной оценки качества поверхности в процессе ее обработки контролируют …

a) крутящий момент;

b) температурный режим системы;

c) потребляемую мощность;

d) уровень вибраций.

3. Поток заявок это …

a) сигнал от технологического оборудования на ВЦ с требованием предоставить машинное время для обработки информации;

b) последовательность заявок, распределенных во времени по определенному закону;

c) предоставление машинного времени на выполнение заявки;

d) место ожидания заявки процесса обслуживания.

4. Дисциплина обслуживания, при которой все заявки поступают в обслуживающий прибор на обслуживание на общих основаниях из общей очереди, называется …..

a) дисциплиной обслуживания с относительным приоритетом;

b) бесприоритетной дисциплиной;

c) одиночном режимом;

d) очередной дисциплиной.

5. Вероятность простоя СМО несколькими обслуживающими приборами определяется из условия ……..

a) ;

b) ;

c) ;

d) ;

Тест №4 (по разделу 4)

1. Основой систем автоматизации инженерно-технической подготовки машиностроительных производств является модуль …

a) 2-D компьютерной графики;

b) 3-D компьютерной графики;

c) текстового редактора;

d) табличного редактора.

2. Для построения сложных двояковыпуклых поверхностей используются …

a) твердотельные модели;

b) каркасные модели;

c) полигональные модели;

d) точечные модели.

3. Какой из нижеперечисленных методов не используется CAM-системами при построении базового твердого тела ….

a) выдавливание;

b) вращение;

c) по заданным сечениям;

d) по заданным точкам.

4. CAМ-системы – это системы, …

a) служащие для разработки программ, управляющих технологическими процессами, например обработкой деталей на станках-автоматах;

b) служащие для разработки чертежно-конструкторской документации;

c) решающие задачи инженерного анализа, к которым относятся прочностные и тепловые расчеты, анализ процессов литья и т. д.;

d) служащие для организации электронного документооборота на предприятиях.

5. Постпроцессирование заключается в …

a) имитации процесса обработки;

b) преобразовании выходных данных САМ-системы в формат используемой системы ЧПУ;

c) визуализации траекторий движения инструмента;

d) преобразовании файла траектории САМ-системы в G-функции.

Тест №5 (по разделу 5)

1. Разделение автоматической линии на участки с промежуточными накопителями позволяет …

a) повысить производительность;

b) уменьшить общие потери, при простое соседних участков;

c) организовать линейную компоновку;

d) реализовать принцип концентрации операций.

2. На нижеприведенном рисунке показаны графики зависимости…

a) производительности автоматов последовательного действия от числа позиций;

b) рабочих, холостых ходов и внецикловых потерь автоматов последовательного действия от числа рабочих позиций;

c) рабочих, холостых ходов и внецикловых потерь автоматов параллельного действия от числа рабочих позиций;

d) производительности автомата параллельного действия при различных внецикловых потерях.

3. При высоком уровне потерь по оборудованию одного комплекта механизмов и устройств увеличение количества позиций свыше оптимального …

a) приводит к незначительному увеличению производительности автоматической линии;

b) приводит к нестабильности работы системы;

c) перестает влиять на производительность;

d) приводит к уменьшению производительности автоматической линии.

4. Время обработки детали в автоматах параллельного действия по сравнению с однопозиционной машиной …

a) уменьшается;

b) увеличивается;

c) не изменяется;

d) уменьшается пропорционально количеству позиций;

5. На схеме показана автоматическая линия …

a) роторного типа;

b) последовательного действия;

c) параллельного действия;

d) параллельно-последовательного действия.

Тест №6 (по разделу 6)

1. Система диспетчирования обеспечивает …

a) выдачу запросов на исполнение плановых заданий и прием отчетов о их выполнении и сбоях;

b) выдачу команд на манипулирование объектами и прием отчетов о выполнении команд;

c) выдачу планов и прием отчетов об их выполнении;

d) управление производственным процессом.

2. Следующее утверждение, характеризующее подсистему перспективного планирования, является верным …

a) Это набор действий, связанных с существующей иерархией и поэтапным планированием производственного процесса, который основывается на оперативной информации о текущем состоянии процесса производства;

b) основные функции подсистемы следующие: входной (выходной) контроль комплектующих и материалов для технологического процесса; техническое обслуживание и ремонт оборудования; диагностирование; управление ресурсами; управление персоналом; испытания;

c) она выполняется для определения стратегии производства, которая может включать в себя рекомендации по выпуску нового изделия, прекращению производства некоторых изделий, изменению объемов, номенклатуры деталей для производства;

d) она предназначена для составления производственных программ, удовлетворяющих требованиям выработанной стратегии.

3. Не входят в основные функции нижнего уровня следующие типовые задачи …

a) сбор, электрическая фильтрация и АЦП сигналов с преобразователей (датчиков);

b) реализация локальных АСУ технологического процесса в объеме функций ПЛК одноуровневой системы;

c) архивация и длительное хранение значений протоколов технологического процесса;

d) реализация аварийной и предупредительной сигнализаций.

4. Весь жизненный цикл изделия охватывает система автоматизации …

a) ЕRP;

b) CALS;

c) MES;

d) SCADA.

5. MES – Manufacturing Execution Systems, ориентированы на …

a) управление ресурсами предприятия;

b) управление технологическими процессами;

c) управление жизненным циклом изделия;

d) информатизацию задач оперативного планирования и управления производством, контроль и диспетчеризацию выполнения планов производства с минимизацией затрат.

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ТРЕНИРОВОЧНЫХ ТЕСТОВ

№ теста	Раздел	Номера вопросов / Номера правильных ответов
1	Раздел 1	Номер вопроса	1	2	3	4	5
1	Раздел 1	Правильный ответ	B	A	B	B	B
2	Раздел 2	Номер вопроса	1	2	3	4	5
2	Раздел 2	Правильный ответ	B	C	D	B	A
3	Раздел 3	Номер вопроса	1	2	3	4	5
3	Раздел 3	Правильный ответ	A	D	B	B	B
4	Раздел 4	Номер вопроса	1	2	3	4	5
4	Раздел 4	Правильный ответ	B	C	D	A	B
5	Раздел 5	Номер вопроса	1	2	3	4	5
5	Раздел 5	Правильный ответ	B	B	D	C	D
6	Раздел 6	Номер вопроса	1	2	3	4	5
6	Раздел 6	Правильный ответ	A	C	C	B	D

Итоговый контроль

4.4.1. Вопросы для подготовки к экзамену

1. Автоматизация и механизация. Основные задачи и цели автоматизации.

2. Чем отличается автоматизированное оборудование от полуавтоматического и автоматического?

3. Перечислите основные характеристики автоматизированного производственного процесса.

4. Приведите основные методы повышения производительности труда в условиях автоматизированного производства.

5. Определение уровня автоматизации производства.

6. Опишите области применения «гибкой» и «жесткой» автоматизации производства.

7. Технологический процесс как объект управления.

8. Идея адаптивного управления процессом обработки.

9. Технологические возможности и конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ.

10. Инструментальные системы токарных станков с ЧПУ.

11. Технологические возможности и конструктивные особенности сверлильных и фрезерных станков с ЧПУ.

12. Многооперационные станки. Особенности конструкции и технологические возможности.

13. Инструментальные системы сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ.

14. Измерительные системы станков с ЧПУ.

15. Моделирование управлением обработки на станках с ЧПУ.

16. Системы смены заготовок и удаления отходов сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ.

17. Разделение ГПС по организационным признакам: ГПМ, ГАУ, ГАЛ, ГАЦ и ГАЗ.

18. Структура и подсистемы ГАП. Характеристики подсистем ГАП.

19. Понятие «Гибкость производственной системы», различные аспекты гибкости.

20. Гибкие станочные системы, их структура и особенности.

21. Роботизированные станочные системы и их структура.

22. Опишите структуру и цели функционирования складских систем автоматизированного производства.

23. Какие виды автоматизированных складов используются в ГПС?

24. Компоновки складских систем автоматизированного производства.

25. Виды и роль тары в автоматизированных производствах.

26. Виды транспортных систем автоматизированного производства.

27. Конвейеры непрерывного действия. Конструкция и область применения.

28. Конвейеры периодического действия. Конструкция и область применения.

29. Компоновки АТСС. Виды и структура.

30. Системы маршрутослежения тележек-робокаров.

31. Переналаживаемое производство с гибким транспортом.

32. Опишите функции и состав системы инструментального обеспечения.

33. Перечислите особенности инструментального обеспечения автоматизированных производств.

34. Приведите схему инструментального потока ГПС механообработки.

35. Инструментальные комплекты в автоматизированных производствах.

36. Перечислите основные задачи системы автоматизированного контроля.

37. Опишите состав и структуру систем автоматического контроля.

38. Система поддержания работоспособности ГПМ.

39. Какие методы контроля используются для оценки состояния инструмента в ГПМ?

40. Размерный контроль в ГПС.

41. Какими средствами осуществляется автоматический контроль в процессе обработки?

42. Опишите организацию контроля изделий после обработки в ГПС.

43. Перечислите способы дробления стружки и кратко их охарактеризуйте.

44. Как организуется удаление стружки со станков в ГПС?

45. Какие типы конвейеров используются при удалении различных видов стружки?

46. Перечислите элементы и опишите структуру системы информационно-технической подготовки компьютерно-интегрированного производства.

47. Системы автоматизированного проектирования изделий. Классификация и основные компоненты.

48. Виды и методы построения 3D-моделей.

49. Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП – CAM).

50. Интеграция этапов создания изделия на основе их трехмерных (пространственных) моделей.

51. Интегрированные системы проектирования изделий и технологических процессов. Основные модули и решаемые ими задачи.

52. Автоматизация задач верификации управляющих программ. Основные задачи и направления развития.

53. Структурные схемы автоматизированных сборочных систем при различных способах достижения заданной точности.

54. Особенности автоматизированного процесса сборки.

55. Задачи и проблемы автоматического ориентирования изделий.

56. Структура сборочных автоматов.

57. Основные виды накопителей автоматизированных сборочных систем.

58. Основные виды питателей и отсекателей.

59. Основные виды многопозиционных автоматов.

60. Автоматы и линии последовательного действия.

61. Производительность линий последовательного действия.

62. Автоматы и линии параллельного действия.

63. Производительность линий параллельного действия.

64. Автоматизированные системы управления производством (АСУП).

65. Иерархия задач управления.

66. Автоматизация планирования производственной деятельности.

67. Диспетчирование производственной деятельности.

68. Организация автоматизированного оперативного управления ГАЛ и ГАУ.

69. Информационная поддержка жизненного цикла продукта. CALS-системы.

70. Информационные модели изделий, процессов и среды.

71. ЕRP-системы. Область применения и решаемые задачи. Область охвата и решаемые задачи.

72. MES-системы.

73. CIM – компьютерные интегрированные производства.

Приложение

Пример оформления титульного листа

Министерство образования и науки РФ

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Кафедра автоматизации производственных процессов

Курсовая работа

По дисциплине: Автоматизация технологических процессов
и производств

Выполнил:

Шифр:

Проверил

Санкт-Петербург

20___

Содержание

1. ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ. 3

1.1. Предисловие. 3

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы.. 5

1.2.1. Содержание дисциплины по ГОС.. 5

1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы.. 5

1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля. 6

2. РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.. 7

2.1. Рабочая программа (объем 140 часов) 7

2.2. Тематический план дисциплины.. 17

2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения 17

2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения. 20

2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения 23

2.3. Структурно-логическая схема дисциплины.. 26

2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий. 27

2.5. Практический блок. 27

2.5.1. Практические занятия. 27

2.5.2. Лабораторный практикум. 28

2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний. 30

3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ДИСЦИПЛИНЫ.. 31

3.1. Библиографический список. 31

3.2. Опорный конспект. 33

РАЗДЕЛ 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА БАЗЕ ЛОКАЛЬНЫХ СРЕДСТВ.. 34

РАЗДЕЛ 2. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ.. 46

РАЗДЕЛ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ.. 68

РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.. 84

РАЗДЕЛ 5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ.. 92

РАЗДЕЛ 6. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ, ПРОИЗВОДСТВАМИ И ПРЕДПРИЯТИЯМИ.. 101

3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов) 122

3.4. Технические средства обеспечения дисциплины.. 124

3.5. Методические указания к выполнению лабораторных работ. 125

Лабораторная работа №1. 125

3.6. Методические указания к проведению практических занятий. 151

4. БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.. 163

4.1. Общие указания. 163

4.2. Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению.. 164

4.3. Текущий контроль. 180

4.4. Итоговый контроль. 190

Кульчицкий Александр Александрович

Сарвин Анатолий Александрович

Автоматизация технологических процессов и производств

Учебно-методический комплекс

Редактор Т.В.Шабанова.

Сводный темплан 2011 г.

Лицензия ЛР №020308 от 14.12.97

Подписано в печать Формат 60´ 84 1/16

Б. кн. – журн. П.л. 12, 0 Б.л. 6, 00 РТП РИО СЗТУ

Тираж 100 Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации

университетов России

191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ

Предисловие

Иметь представление:

Знать:

- технические и программные средства автоматизации машиностроительных производств;

- порядок проектирования и методы обеспечения качества автоматизированного процесса.

Уметь:

- провести подготовку технологических процессов и производств к автоматизации;

- определить перечень технических средств локальной и комплексной автоматизации;

Владеть:

- методологией автоматизации машиностроительных производств;

- методами оптимизации автоматизированных технологических процессов.

Место дисциплины в учебном процессе:

Содержание дисциплины и виды учебной работы

Содержание дисциплины по ГОС

Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов
	Форма обучения
	Очная	Очно-заочная	Заочная
Общая трудоемкость дисциплины	140
Работа под руководством преподавателя	84
В том числе аудиторные занятия: лекции практические занятия (ПЗ) лабораторные работы (ЛР)	40 8 20	16 4 12	8 4 4
Самостоятельная работа студента	56
Промежуточный контроль, количество	7	7	7
В том числе: курсовая работа контрольная работа	1 –	1 –	1 –
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	Зачет, экзамен

12 3 4 Следующая ⇒