Рассмотрена общая характеристика лабораторного практикума по дисциплине «Проектирование технологических комплексов механосборочного производства» с использованием программных модулей RobotExpertи PlantSimulation.
Ключевые слова:технологический комплекс, механосборочное производство, планировка оборудования, лабораторный практикум, программный модуль, виртуальное моделирование.
Contains the scrutiny of a general characteristic of the laboratory practical work on «Designing of technological complexes of mechanoerecting industry» with the use of programming modules, such as RobotExpert and Plant Simulation.
Keywords: technological complex, mechanoerecting industry, layout of equipment, laboratory practice, a software module, a virtual simulation.
Технологический комплекс рассматривается в виде совокупности функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций [1]. Одним из основных этапов его проектирования является разработка планировок технологического оборудования производственного подразделения. При этом решается задача оптимизации размещения станков, транспортно-загрузочных и накопительных устройств, обеспечивающую минимум капитальных затрат, быструю переналадку, заданную производительность комплекса. Данные задачи являются основными, как при проектировании реальных технологических комплексов, так и при выполнении домашних работ, курсовых и дипломного проектов в рамках изучения дисциплины «Проектирование технологических комплексов».
При разработке планировок применяются различное как плоскостное, так и объемное макетирование, в том числе с использованием компьютерных моделей. Наибольшее применение к настоящему времени получил метод объемного макетирования, который благодаря большей наглядности позволяет легче найти лучшие проектные решения и предупредить возможные ошибки при разработке проекта, как при техническом перевооружении, так и при строительстве новых технологических комплексов.
Как показал анализ различных программных модулей, обеспечивающих автоматическую поддержку принятия решений в процессе проектирования виртуальных планировок, наиболее доступной для использования в учебном процессе является система RobotExpert компании Siemens, которая является внедряемым приложением 3D-проектирования роботизированных операций [2,3]. Она является независимым программным решением, которое поддерживает модели роботов и других средств автоматизации от различных поставщиков (рис.1).
Рис.1. Проект, созданный в программном модуле RobotExpert.
Основными функциями приложения являются: 3D-моделирование кинематики инструментов и роботов; обнаружение столкновений и проверка безопасности протекания технологического процесса; точный расчет времени производственного цикла; offline-программирование роботов; генерация программы для загрузки ее в контроллер робота. Данное приложение позволяет подобрать такое сочетание оборудования, которое будет удовлетворять конкретным производственным задачам, одновременно решая задачи минимизации капиталовложений в роботизированные линии и сокращения времени запуска системы.
Практика изучения курса «Проектирование технологических комплексов» показала, что для успешного применения 3D моделей планировок производственного оборудования необходимо проведение лабораторно — практических занятий, основной целью которых является создание компьютерных моделей планировок механосборочных участков, в том числе автоматизированных, с последующим имитационным моделированием их работы.
Лабораторный практикум состоит из трех основных разделов. В первом определяется структура и основные параметры технологического комплекса. Исходными данными для проектировании являются: количество наименований деталей, обрабатываемых в течении месяца; период запуска деталей; технологические маршруты и штучное время обработки на каждой группе взаимозаменяемого оборудования [4].
Второй раздел включает три лабораторные работы. В первой студенты знакомятся с основными принципами задания кинематики движения 3D моделей технологической системы. Во второй в зависимости от состава технологического комплекса создают 3D модели основных элементов средств технологического оснащения автоматизированного участка (РТК, ГПМ, АТСС и др.). В третьей выполняют предварительную планировку автоматизированного участка с заданием кинематики модели, в соответствии с циклом ее функционирования. Кроме этого составляется циклограмма работы и определяется общее цикловое время изготовления заданных деталей.
В третьем разделе для заданной планировки выполняют имитационное моделирование работы технологического комплекса с использованием системы Plant Simulation компании Siemens [5]. В результате моделирования проводятся исследования влияния входных параметров на производительность комплекса, уточняется его состав, что в последующем отражается в заключительном варианте модели автоматизированного участка.
Использование программного модуля RobotExpert в учебном процессе позволил решить проблему представления технологии изготовления изделий путем создания виртуальных планировок (метод виртуализации). При внедрении данного программного модуля в учебный процесс было установлено, что область применения может быть расширена. В первую очередь, за счет проектирования более сложных технологических комплексов с развитой автоматизированной системой функционирования. При этом предварительно разработанный технологический процесс по мере виртуальной обработки деталей может быть скорректирован с учетом возможной «расшивки» узких мест.
Литература:
1. ГОСТ 27.004–85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения.
2. Программный модуль RobotExpert. [Электронный ресурс]: библиотека ПО компании Siemens. URL: http://www.plm.automation.siemens.com/ru_ru/products/tecnomatix/robotics_automation/robotexpert.shtml (дата обращения 12.01.2015).
3. Усачев Ю. И., Сакулин С. В., Тагильцев С. В. Компьютерное моделирование производственных систем с использованием программного модуля «RobotExpert» — журнал «Вестник науки и образования», № 2, 2014 г., стр. 16–18.
4. Усачев Ю. И. Анализ производительности работы автоматизированных участков — журнал «Главный механик», № 9, 2014г.стр. 47–52
5. Steffen Bangsow. Manufacturing Simulation with Plant Simulation and SimTalk Usage and Programming with Examples and Solutions. — Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. — ISBN 978–3–642–05073–2.
