Экономическая эффективность применения автоматизации при разработке циклограмм для гальванического производства
Economic Efficiency of Automation in the Development of Cyclograms for Plating
УДК 658.5:005.591.6
Казаков Вячеслав Александрович
заместитель директора Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г Разумовского, доктор технических наук, профессор 440026, г Пенза, Красная ул., д. 38
Kazakov Vyacheslav Aleksandrovich
Penza Regional Centre of Higher School —
Branch of the Moscow State University
of Technologies and Management
named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation,
440026
Виноградова Наталья Александровна
доцент Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г. Разумовского, кандидат технических наук, доцент 440026, г Пенза, Красная ул., д. 38
Vinogradova Natal'ya Aleksandrovna
Penza Regional Centre of Higher School — Branch of the Moscow State University of Technologies and Management named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation, 440026
Проблема автоматизации расчета и составления циклограмм движения автооператора по технологическим позициям электрохимических производств обусловлена особой спецификой процессов и их широким ассортиментом. Использование грамотно составленного программного обеспечения позволяет исключить ошибки ручного расчета, сократить время на пробные «прогоны» и эксперименты.
Цель. Обосновать применение программных продуктов с целью автоматизации процессов выбора технологических параметров и возможности управления ими для облегчения труда разработчика технологического процесса и создания таким образом высокопроизводительной гальванической линии.
Результаты. Статья носит аналитический характер, в результате авторами определено: 1) алгоритмизация процесса составления циклограммы для движения автооператора является сложной технической задачей, что связано с необходимостью жесткого учета временных характеристик процесса, минимизацией простоя оборудования, учета специфики промывочных операций и т. д.; 2) алгоритм расчета должен учитывать возможность установки дополнительного оборудования в технологическую цепочку, а также использование двух и более автооператоров на одной технологической линии. Причем установка дополнительного оборудования и автооператоров должна быть оправдана экономически, т. е. мало выполнить заложенную годовую производительность гальванической линии, надо сделать это с минимальной себестоимостью.
Виноградов Олег Станиславович
доцент Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г. Разумовского, кандидат технических наук, доцент 440026, г Пенза, Красная ул., д. 38
Vinogradov Oleg Stanislavovich
Penza Regional Centre of Higher School —
Branch of the Moscow State University
of Technologies and Management
named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation,
440026
Установлено, что использование жесткого алгоритма движения манипулятора позволяет снизить процент брака, получаемого из-за несоблюдения технологического режима, ведь в ряде случаев время, отводимое на выполнение операции, составляет считаные минуты или даже секунды. Кроме того, отсутствие выдержки подвески с деталями после подъема из гальванической ванны грозит переносом загрязняющих веществ на последующие операции и ранним выходом из строя технологических растворов.
Доказано, что применение автоматизации при составлении циклограмм движения автооператоров позволяет уже на действующем производстве, не меняя технологических растворов и оборудования, существенно увеличивать производительность технологической линии за счет сокращения непродуктивных простоев оборудования.
Ключевые слова: автоматизация, электрохимическое производство, автооператор, циклограмма, экономическая эффективность, покрытие
The difficulties of automation and calculation of sequence diagrams for robot movement and technological positions for electrochemical production are because of the specifics of particular processes and their wide range of applications. Using well-compiled software eliminates manual calculation errors and reduces time needed for trial "runs" and experiments.
Aim. This study demonstrates the advantages of using software to automate the process of selecting technological parameters and making adjustments to ease developers' work processes and create high-performance plating lines.
Results. This study is analytical, and the authors determined the following: 1) the process of compiling algorithm sequence diagrams for a robot's movement is technically challenging due to the need to consider the temporal characteristics of the process, minimize downtime, consider the specifics of flushing operations, etc.; 2) the calculation algorithm must consider the possibility of installing additional equipment in the processing chain and the use of two or more robots on one production line. Moreover, the installation of additional equipment and robots should be economically justified, i. e., it is insufficient to increase the capacity of galvanic line; it is necessary to do it with minimal cost. It was found
CO
S <
i <
.о
i ^
ш I-
o s
0
lu"
S
1
с m О 0. s с; ш ci
О ^
ш
О ^
О ш т
ш
I-<
m that the use of a strict manipulator motion algorithm
^ could reduce the scrap rate due to non-observance
x of a technological mode because the time allowed for
< the operation is a matter of minutes or even seconds
2 in some cases. Furthermore, the absence of rest in
1 suspension after lifting items out of the plating bath ш transfers contaminants during subsequent operations о and causes early disposal of the processing solutions.
It was proved that the use of automation for preparing robot cyclograms yields significantly improved perform-
x ance of the production line.
^ Keywords: automation, electrochemical production,
g robot, patterns, cost-effectiveness, plating
s Нанесение металлических покрытий гальваническим ш способом относится к числу широко распространено ных технологий. Огромное количество предприятий ^ как в России, так и за ее пределами используют эту о технологию, так как альтернативные методы пока еще о слишком дороги или не позволяют добиться необходи-^ мого качества в требуемых количествах. У гальваниче-^ ского метода нанесения покрытий имеются серьезные J недостатки, в основном связанные с экологически-^ ми проблемами, которые возникают при работе со
2 сточными водами или твердыми отходами электрохимических цехов. Сокращение водопотребления и, соответственно, уменьшения объемов стоков, а также увеличение производительности самой гальванической линии являются первостепенными задачами для современного гальванического производства.
Работа гальванического цеха связана с необходимостью четкого поддержания временного интервала нахождения подвески с деталями на конкретной технологической операции. Большинство вспомогательных операций выполняется за считаные минуты, а то и секунды. Превышение или уменьшение времени нахождения детали в гальванической ванне при выполнении таких операций, как травление или активация, может привести к образованию брака. Несоблюдение временного интервала на стадии нанесения покрытия электрохимическим способом ведет к нарушению технического задания в пункте «толщина покрытия».
Недостаточная толщина металлического покрытия является основанием для выбраковки изделия, как не отвечающего заданным эксплуатационным свойствам. Не менее опасно и превышение толщины покрытия, так как в этом случае изделие может не соответствовать требуемым размерам и в дальнейшем на этапе сборки попадет в брак. Не следует забывать и о том, что с увеличением толщины в покрытии могут накапливаться внутренние напряжения, ведущие к трещинам и отслаиванию от материала-основы.
Производительность гальванической линии зависит от темпа выхода подвесок с деталями, т. е. чем быстрее движется подвеска с деталями по технологической линии, тем выше эффективность производства. Время такого движения складывается из времени технологических операций, загрузочных работ, перемещения между позициями, времени подъема и опускания подвески и необходимой «выдержки» над технологической ванной. Перемещение деталей осуществляется при помощи автооператоров (манипуляторов).
Работа автооператора состоит из следующих операций:
• перемещения подвески с деталями с участка загрузки;
• перемещения на первую технологическую операцию (к технологической ванне № 1);
• опускания подвески с деталями на опороловители ванны;
• простоя над ванной на время выполнения технологической операции;
• подъема подвески;
• выдержки над ванной или встряхивания для удаления технологического раствора, захваченного с деталями;
• перемещения на вторую технологическую операцию (к ванне № 2) и т.д.
Учитывая, что в гальванической линии может быть установлено 10 и более ванн, а при описанном выше способе работы автооператора на линии обрабатывается только одна подвеска, было бы целесообразно снизить простои оборудования. Это возможно, если подобрать такой режим работы автооператора, когда он успевал бы обслуживать две и более подвески на линии. Для этого необходимо так рассчитать параметры его перемещения, чтобы, загрузив подвеску в ванну и оставив ее для выполнения технологической операции, автооператор успевал загрузить новую подвеску, поместить ее в ванну и успеть вернуться до момента окончания выполнения операции. При этом следует рассчитать время обслуживания всех позиций в линии таким образом, чтобы автооператор успевал выполнять все производственные операции с обеими подвесками без задержек и опозданий.
На стадии программирования работы автооператора можно заложить максимально эффективный график их движения (составить циклограмму). Циклограмма — это своеобразный маршрут автооператора, составленн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.