Гибкие производственные системы

В ИАСУ ГПС горизонтальное объединение необходимых функций  и ресурсов, гарантирующее минимум  связей с другими подсистемами, сочетается с вертикальной интеграцией уровней  планирования и управления. Поэтому  необходимо создание многоуровневой ИАСУ ГПС с единой информационной базой  и целью управления.

1.2. Организационно-технологическое управление(ТОУ) ГПС.

Комплексно-автоматизированные технологические процессы и роботизированное программно-управляемое технологическое  оборудование составляют в комплексе  организационно-технологическое управление (ТОУ), которым управляет АСУ организационно-технологического класса.

На уровне ГПМ  ТОУ является исполнительной частью ИАСУ ГПС и в него входят :

- ГПМ(гибкие производственные модули), состоящие из станков с ЧПУ;

- автоматизированные средства загрузки-выгрузки ГПМ;

- средства складирования;

- транспортные средства;

- контрольно-измерительные модули;

- организационные посты.

На уровне гибких автоматизированных участков (ГАУ) и  линий (ГАЛ) в организационно-технологическое  управление (ТОУ) входит несколько гибких производственных модулей (ГПМ),автоматических технологических модулей

( АТМ),автоматических  системных модулей (АСМ), объединенных  единой автоматизированной технологически-системной  системой (АТСС) и единой интегрированной  АСУ (соответственно ИАСУ, ГАУ  и ИАСУ ГАЛ).

На уровне гибкого  автоматизированного цеха (ГАЦ) в  организационно-технологическое управление (ТОУ) входит несколько гибких автоматизированных линий (ГАЛ) и участков (ГАУ), несколько  автоматизированных внутрицеховых  и цеховых складов, объединенных автоматизированной транспортной сетью  и единой интегрированной АСУ  на уровне цеха (ИАСУ ГАЦ).

Таким образом, организационно-технологическому управлению (ТОУ) свойственны следующие  особенности:

1)наличие как  непрерывных, так и дискретных (дискретно-непрерывных) технологических  процессов;

2)значительные объемы  производства при широкой номенклатуре  и различных партиях деталей,  требующих изготовления и транспортирования  большого числа инструмента, полуфабрикатов, заготовок и деталей;

3)многообразие организационно-технологических  и организационно-экономических  показателей производства;

4)связь между  отдельными автоматизированными  цехами, участками, линиями;

5)нестационарность  производственных процессов, связанная  с необходимостью производства  на одном и том же технологическом  оборудовании разнообразных изделий;

6)большое число  возмущающих воздействий и, следовательно,  стохастический характер поведения  объектов управления;

7)значительная интенсивность  материальных и энергетических  потоков;

8)необходимость  переработки больших массивов  организационно-технологической и  производственно-экономической информации  в процессе принятия решений;

9)большая объемность  и размерность задач планирования  и управления и, следовательно,  неизбежность их декомпозиции  при решении на распределенной  локальной вычислительной сети;

10)участие в управлении  группы компетентных экспертов-операторов, руководителей ГПС (лиц, принимающих  решения).

ИАСУ ГПС нужно  проектировать, основываясь на принципах  группового изготовления изделий, и  обеспечивать быструю автоматическую перестройку производства с выпуска  одного вида изделия на выпуск другого  вида изделия в пределах технологических  возможностей благодаря смене управляющих  программ и инструкций. Режим работы ГПС можно интерпретировать как  дискретный на малом промежутке времени  и непрерывный на большом (24 ч  в сутки, 8000-8500 ч в год).                                                                                                                    2.Типовые технологические и гибкие производственные модули гибких производственных систем (ГПС) сборки и монтажа

В состав типовых  технологических модулей ГПС  сборки и монтажа ЭМ-1 входят комплексы  автоматического или автоматизированного  технологического оборудования с ЧПУ (отдельные автоматы установки), для  реализации технологических процессов. В качестве примера рассмотрим назначение, структуру и процесс функционирования установки для ручной программированной сборки. Указанная установка предназначена для укладки на печатную плату ИЭТ малой применяемости, а также ИЭТ сложной формы. Технологическая схема и состав установки представлены на рис. 1.

Процесс функционирования установки следующий.

ПП извлекается  вручную из накопителя 1 и устанавливается  в фиксирующее устройство 5. Световой луч указателя места установки  ИЭТ б, перемещаясь по поверхности  ПП, останавливается в заданных устройством  управления точках. При этом одновременно оператору выдается из накопителя 2, 3 или 7 тот ИЭТ , который должен быть установлен на печатную плату в данной точке. В ленточном накопителе размещается  ИС в корпусах типа 4 (401, 402, 405), в кассетном - ИС в корпусах типа 2, в конвейерном - дискретные элементы. Однако возможны другие варианты размещения, например, в конвейерном накопителе наряду с дискретными ИЭТ могут размещаться  и ИС.

Световой луч  несет информацию не только о месте  установки ИЭТ, но и его расположении на ПП - указывает место размещения первого вывода многовыводных ИЭТ  или метод размещения положительного вывода для полярных двухвыводных.

Операция установки  ИЭТ осуществляется вручную.

В случае необходимости  с помощью дозатора клея 4 может  быть реализована операция приклеивания ИЭТ . Излишки выводов ИЭТ штырькового  типа могут быть подрезаны под  ПП по завершении операций установки  с помощью универсального приспособления для групповой подрезки 9.

2.1. ГПМ сборки и монтажа ЭМ-1

Состав типовых  ГПМ (РТС) ГПС сборки и монтажа  ЭМ-1 по цехам и участкам сборочно-монтажного производства приведен на рис. 2 и включает в себя следующие виды:

комплекс технологического оборудования (ТО) для подготовки ИЭТ  к автоматизированной установке  на ПП, в том числе рихтовки, формовки и обрезки выводов ИЭТ, их лужения;

комплекс технологического оборудования для комплектации партии ПП ИЭТ, механических деталей, материалов;

ГПМ комплектации ИЭТ , вклеенных в двухрядную липкую ленту (резисторы, диоды конденсатора);

комплекс ГПМ  комплектации и комплексной подготовки ИС в корпусах типа 4 (специализированных для ИС в корпусах 401, 402, 405 и т.п.);

комплекс специального ТО для установки и крепления  на ПП контрольных контактов (специализированных для контактов разной формы);

комплекс специального ТО для установки и крепления  на ПП разъемов (специализированных для  каждого типа конструкции разъема);

- ГПМ установки и крепления на ПП ИЭТ , вклеенных в двухрядную липкую ленту (универсальный);

- ГПМ установки на ПП ИС в корпусах типа 2 (универсальный);

комплекс ГПМ  установки и пайки ПП ИС в корпусах типа 4 (специализированных по типам  корпусов 401,402,405);

- ГПМ досборки (для ручной программированной установки ПП ИЭТ малой применяемости - универсальный);

- ГПМ (РТК) пайки ПП волной припоя;

- ГПМ (РТК) очистки ПП водными растворами технических моющих

средств (ТМС);

стенд технологического визуального контроля качества и  ремонта для паяных соединений;

- ГПМ (РТК) влагозащиты ЭМ;

- ГПМ установки разъемов на ПП;

- ГПМ комплектации ИС с пленарными выводами;

- ГПМ комплектации ИЭТ , вклеенных в двухрядную ленту.

В состав ГПМ может  включаться также оборудование для  технологического или приемо-сдаточного контроля электрических параметров ЭМ-1, но чаще всего оно выделяется в самостоятельную подсистему. Состав ГПМ для конкретных производственных ситуаций определяется составом элементной базы ЭМ-1, подлежащих изготовлению в  ГПС, масштабом выпуска, принятым вариантом  технологического процесса.

2.3. ГПМ установки и крепления на ПП ИЭТЭ, вклеенных в двухрядную липкую ленту

 
Предназначен для установки на печатную плату и крепление на ней путем подгибки выводов ИЭТЭ, вклеенных в двухрядную липкую ленту.

Технологическая схема  и состав ГПМ представлен на рис. 3. Процесс функционирования ГПМ  следующий. Печатная плата из накопителя 8 подается устройством загрузки-выгрузки 9 к координатному столу сборочного автомата 6 и фиксируется на нем  с помощью фиксирующего устройства 5. Координатный стол перед этим выводится  в нулевое (крайнее справа и назад) положение. После фиксации ПП координатный стол подается к укладочной головке 2, которая в соответствии с заданной программой перемещения ПП производит вырезку ИЭТЭ из ленты, формовку выводов, установку ИЭТ по направляющим выводам в монтажные отверстия ПП и крепление ИЭТ подгибкой выводов под ПП навстречу друг другу или по радиусу. Излишки выводов обрезаются перед подгибкой.

 

Рис. 1 - Установка  ручной программированной сборки ЭМ-1: 1 — накопитель ПП; 2 — накопитель ИС (ленточный) ; 3 — накопитель ИЭТ (конвейерный); 4 — устройство дозированного нанесения  клея; 5 — устройство фиксации ПП; 6 - указатель места установки ИЭТ ; 7 - накопитель ИС (кассетный) ; 8 — устройство управления; 9 — устройство групповой  подрезки и подчистки выводов.

 

Рис. 2 - Основной состав комплексов ТО и ГПМ ГПС сборки и монтажа ЭМ-1 (по участкам и цехам  сборочного производства

 

Рис. 3 - ГПМ установки  и крепления на ПП ИЭТ вклеенных  в двухрядную липкую ленту: 1 - накопитель ИЭТ (складского типа) ; 2 — автоматическая укладочная головка; 3 — накопитель ИЭТ (ленточный) ; 4 — подгибочная  головка; 5 — устройство фиксации ПП; 6 — координатный стол; 7 — устройство управления; 8 — накопитель ПП; 9 - автоматическое устройство загрузки и выгрузки

ИЭТЭ для установки  на ПП подаются к укладочной головке  в соответствии с программой установки  из программно-скомплектованной ленты 3, либо из магазина складского типа 1 (сиквенсора). Программно-скомплектованная двухрядная лента в виде катушки располагается, как правило, на укладочной головке. Конец ленты заправляется в подающем устройстве, после чего автомат начинает работать по сигналу системы управления. Программа передвижения ПП под укладочной головкой согласована с программой вклейки элементов в ленту. Вклейка  ИЭТ в ленту производится на ГПМ  комплектации ИЭТ в двухрядной липкой ленте.

Сиквенсор состоит  из ряда катушек с ИЭТ, вклеенных  в двухрядную ленту (в каждой катушке  один тип ИЭТЭ), и обычно располагается  сзади автомата на специальной штанге, которая служит направляющей для  перемещения сиквенсора. Перемещается сиквенсор таким образом, чтобы  катушка с ИЭТ требуемого для  установки типа была расположена  на минимальном расстоянии от укладочной головки, точнее устройства подачи ИЭТ. Программа перемещения сиквенсора и программа перемещения ПП должны быть согласованы. По завершении программы  установки ИЭТ координатный стол с ПП возвращается в нулевое положение, после чего устройство загрузки изымает  ПП из фиксирующего приспособления и  возвращает в накопитель. Накопитель перемещается на 1 шаг, после чего цикл сборки повторяется для остальных  ПП данной партии.

2.4. ГПМ установки на ПП ИС в корпусах типа 2

                                                                                                                                Предназначен для установки на ПП и, при необходимости, крепления на ней подгибкой двух выводов ИС в корпусах типа 2, уложенных в технологических кассетах.

Технологическая схема  и состав ГПМ представлен на рис. 4. Процесс функционирования ГПМ  следующий. ПП из накопителя 9 подается устройством загрузки-выгрузки к  координатному столу 7 сборочного автомата и фиксируется на нем с помощью  фиксирующего устройства 6. Координатный стол перед этим выводится в нулевое  положение. После фиксации ПП координатный стол перемещается к укладочной головке 3, которая в соответствии с заданной программой производит выбор нужного  типа ИС из накопителя (линейного 1 или  роторного 4), установку ИС выводами в отверстия ПП. При необходимости, подгибочная головка 5 может осуществить  подгибку двух выводов с целью  дополнительного крепления ИС на ПП. Для ИС с числом выводов 14 и  более в дополнительном креплении  необходимости нет — ИС держится на ПП за счет пружинения выводов, вставленных  в отверстия.

Программа перемещения  ПП согласована с программой выбора и установки ИС. При работе автомата накопитель роторного типа поворачивается вокруг оси так, чтобы микрооборот  автоматической укладочной головки  мог извлечь из накопителя ИС заданного  программой типа. Накопитель линейного  типа неподвижен — он по команде  системы управления выдает ИС нужного  типа, которая с помощью транспортного  устройства 2 подается к укладочной головке. По завершении программы установки  координатный стол возвращается в нулевое  положение. УЗВ извлекает ПП из фиксирующего устройства и возвращает ее в накопитель. Накопитель перемещается на один шаг, после чего цикл сборки повторяется  для остальных ПП данной партии.

2.5. ГПМ установки и пайки ИС с планарными выводами на ПП

                                                                                                                                         Предназначен для установки на ПП ИС в корпусах типа 401 (или 402, или 405) и пайки их выводов к контактным площадкам ПП.

Технологическая схема  и состав ГПМ представлен на рис. 5. Загрузка и выгрузка печатной платы  описана выше. Укладочная головка 4 совмещает операции установки и пайки ИС, которые подаются по транспортному устройству 9 из накопителя ИС ленточного '2 или кассетного 1 типов. В ленточном накопителе ИС уложены в той последовательности, в которой будут устанавливаться на ПП. Кассетный накопитель вращается по команде управляющей системы и выдает в транспортную систему ИС нужного типа из соответствующей кассеты. ИС, установленная на ПП, удерживается на ней в процессе выполнения пайки (до ее затвердевания). Пайке подвергаются все выводы ИС одновременно; способ - электроконтактный. Подача припоя и флюса производятся непосредственно в зону пайки. ГПМ устанавливает и паяет на ПП ИС только одного типоразмера в корпусах 401 (или 402, или 405).