Введение к работе
Актуальность работы. Производство протяженных конструктивов в виде проволоки, волоконных световодов, кабелей, тросов и тому подобных требует применения автоматизированных технологических комплексов (АТК)
В настоящее время в сталепроволочном производстве, как в России, так и за рубежом, используют стационарные вспомогательные устройства, работающие в полуавтоматическом режиме непосредственно возле единичного штатного оборудования для решения частных задач механизации отдельных технологических операций Увязка, например, стальной проволоки в мотки не делает такие механизмы универсальными и эффективными
В сталепроволочном производстве наиболее слабо
автоматизированы вспомогательные операции увязки и транспортировки готовой продукции к месту временного хранения Операции увязки мотка готовой проволоки в трех местах (поочередно) с креплением маркировочной бирки и доставка мотка к месту временного хранения рабочий выполняет вручную, по мере заполнения устройства непрерывного съема очередной порцией прядей проволоки и вручную транспортирует к месту временного хранения
При создании подвижной автоматической манипуляционной
системы (АМС), где технологические операции совершаются
параллельно, синхронно, отсутствует система аналитических показателей
достижения высокого уровня техники машиностроения. Недостаточно
аргументированно освещены основополагающие принципы
конструирования такой техники Также требуется учесть возможность автоматизации процесса производства с системой мониторинга с целью создания менеджмента качества и обеспечения согласованной работы сложных взаимосвязанных объектов управления посредством АСУТП, имеющей выход во внешние коммуникационные сети
АМС объединяет всю систему управления от модульных участков производства до АСУТП, базирующихся на применении средств автоматизации и вычислительной техники на протяжении всего технологического цикла Таким путем можно ликвидировать отставание в 3,7 раза, метизного в частности, производства от ведущих фирм Европы Германии, Франции, Англии и др
Теоретические и экспериментальные исследования и разработки И.И Артоболевского, Н Н Иващенко, П.Н Белянина, Ю Д Андрианова и других ученых, положения теоретической механики и методы классической динамики послужили основой для теоретического обоснования работы
Проектирование базовой АМС, где технологические операции, подача вязальной проволоки, формовка прядей проволоки, навешивание
маркировочной бирки, увязка в моток выполняются (наряду с другими операциями) последовательно, исключая ручной труд, причем одновременно транспортируя увязанную в моток проволоку, разработка необходимых методик, принципов, позволяющих автоматизировать технологический цикл производства протяженных конструктивов, являются актуальной научно-технической задачей
Цель работы - автоматизация производства протяженных конструктивов на основе принципа интегральности вспомогательных технологических операций, совершаемых в архитектуре автоматической манипуляционной системы, с применением системы мониторинга технологического оборудования
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем
1 Разработан метод автоматизации производства протяженных -
конструктивов (на примере производства проволоки) применением
базовой автоматической манипуляционной системы, реализующей
принцип интегральности при выполнении вспомогательных операций
увязки прядей проволоки синхронно в трех местах, с одновременной
транспортировкой в технологическом комплексе, оснащенном
мониторингом процесса производства
2. Предложено методическое обеспечение для разработки автоматизированного технологического комплекса производства протяженных конструктивов, включающее
систему аналитических показателей для оценки технологичности автоматизированного оборудования,
принцип интегральности в архитектуре АМС для осуществления вспомогательных технологических операций,
математические модели для реализации принципа интегральности при автоматизации операции форсированной увязки конструктивов в пакет
3 Разработана методика организации управления процессом
производства проволоки с учётом модульной структуры
автоматизированного технологического комплекса, включающего систему мониторинга оборудования и программное обеспечение для его реализации.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены на основе анализа особенностей определения эффективности АТК с помощью теории автоматического управления, на основе методов математического анализа и классической динамики На примере сталедроволочного цеха Саратовского метизного завода (СМЗ) выполнен анализ характера производства, разработан и экспериментально опробован процесс производства и управления с применением специально разработанного программного обеспечения работоспособности средства
автоматизации -опытной АМС; технологичности разрабатываемых конструкций деталей, узлов, подсистем
Практическая ценность и реализация результатов работы
Апробирован опытный образец АМС, обеспечивающий принцип интегральности вспомогательных технологических операций, совершаемых в архитектуре манипуляционной системы (А с 721146).
Обоснована система параметров технологичности для оценки уровня и эффективности разрабатываемого оборудования и оснащения АТК, в состав которых входит АМС.
Разработан комплект конструкторской документации для изготовления опытного образца АМС для функционирования в АТК
Разработано программное обеспечение системы мониторинга оборудования АТК. Реализация результатов работы осуществлена в конструкторских разработках автоматизированного технологического оборудования ЗАО «Саратовский авиационный завод» (А с 736331), ОАО «НИТИ-Тесар» и ООО «Метизы» (г. Саратов), что подтверждено актами внедрения
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: VII Международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004 г), IV Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2006 г.), Международной конференции «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (Саратов, 2006 г) и на заседаниях кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ в 2005-2007 гт
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе статей - 12 (из них в изданиях списка ВАК - 4), докладов на международных конференциях —4; авторских свидетельств -2
Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, содержащего 144 наименования, и приложений, в которые вынесены авторские свидетельства и акты использования. Изложена на 135 страницах и содержит 28 рисунков, 6 таблиц, 7 приложений
Положения, выносимые на защиту:
1. Метод автоматизации технологического процесса производства
протяженных конструктивов на основе применения АМС
2. Научно-методическое обеспечение разработки архитектуры
конструкции средства автоматизации АМС для АТК* система
аналитических показателей технологичности, принцип интегральности в
архитектуре АМС, математические модели для реализации принципа
интегральности при автоматизации операции форсированной увязки
конструктивов в пакет
3. Методика организации управления процессом производства проволоки с мониторингом оборудования в составе АТК 4 Результаты внедрения АМС в производство
