ТРАНСПОРТНО СКЛАДСКАЯ ПОДСИСТЕМА В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛОГИСТИКЕ

Потенциальные возможности производственной логистики в полной мере реализуются именно в гибких производственнологистических системах. При организации неавтоматизированного производства управление материальными и информационными потоками зависит в основном от организационных факторов и состояния исполнительской дисциплины. Автоматизация же производственно-логистических процессов помогает существенно расширить круг решаемых проблем внутренней и внешней адаптации при резком повышении локального и общественного эффекта. Она становится одним из ключевых факторов функционирования предприятия.

Более высокая по уровню, а значит, более сложная организация логистики в гибких производственно-логистических системах по сравнению с другими формами организации производства требует соответственно больше внимания, усилий и затрат, которые оправдываются получением сверхэффекта по сравнению с традиционными подходами.

В гибких производственно-логистических системах основными регулирующими и координирующими элементами являются автоматизированная система организационно-технологического управления (АСУОТ) и автоматизированная транспортно-складская система (АТСС). Эти две системы (подсистемы) объединяют оборудование, здания, сооружения и проч. в единый производственно-логистический комплекс предприятия. АСУОТ и АТСС тесно связаны между собой. Структура и функциональные возможности автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС), как правило, предопределяют конкретный вариант (или набор вариантов) организации производства в гибкой производственно-логистической системе, реализуемой АСУОТ. В свою очередь, технология управления, принятая в автоматизированной системе организационнотехнологического управления (АСУОТ), предъявляет ряд требований к реализации системы управления АТСС.

Помимо этого эти системы информационно взаимосвязаны и взаимозависимы. В процессе функционирования они получают с обслуживаемых объектов и одновременно самостоятельно формируют значительные объемы взаимодополняющей оперативной информации, обмен которой, как правило, ведется в режиме активного двустороннего диалога.

Рассмотрим природу взаимодействия указанных структурных комплексов на основе логистических предпосылок. Так, гибкие производственно-логистические системы средне- и мелкосерийного производства строятся по секционному принципу.

Попутно отметим, что по назначению секции подразделяются:

  • • на станочные;
  • • нестаночные;
  • • вспомогательные.

По характеру структуры секции подразделяются:

  • • на индивидуальные (состоящие из одной единицы оборудования);
  • • комплексные (содержащие несколько единиц оборудования).

Все обусловленные секции являются ячейками гибкой производственно-логистической системы. Состав оборудования в комплексной ячейке выбирается по технологическим (в мелкосерийном производстве) или по производственным (в среднесерийном производстве) признакам. Таким образом, комплексные ячейки бывают:

  • • технологическими;
  • • производственными.

Ячейки технологического профиля создаются исходя из компоновочных соображений и стремления облегчить челове- ку-оператору или роботу многостаночное обслуживание. Поэтому они обычно состоят из оборудования одного типа или оборудования близкого технологического назначения.

Ячейки, характеризуемые как производственные, формируются с таким расчетом, чтобы обеспечить предметно-замкнутое изготовление деталей определенной категории или ритмичное изготовление заданного комплекта деталей. Потоковые маршруты внутри таких ячеек, как правило, различны для разных деталей комплекта.

В гибких производственно-логистических системах со смешанным характером производства могут использоваться ячейки обоих типов.

Для индивидуальных и комплексных технологических ячеек производственно-логистический процесс строится по схеме, общая формула которой: “склад — станок — склад”. При этом возможности перемещения грузов между производственным оборудованием, минуя склад, рассматриваются как вспомогательные.

Преимуществом данной схемы является асинхронность обработки различных наименований деталей, т. е. отсутствие жесткой связи между алгоритмами продвижения материальных потоков через различные единицы оборудования, что увеличивает текущую автономность функционирования отдельных производственных блоков. Благодаря этому появляется возможность оперативно перераспределять ресурсы гибкой производственно-логистической системы при изменении производственной ситуации, а также использовать многовариантные транспортно-технологические маршруты при поломке оборудования, переводя производство срочных деталей (полуфабрикатов) на другое оборудование.

Содержание общей схемы “склад —- станок — склад” зависит от технологии обработки, транспортно-перемещающих работ и особенностей организации производства, принятых в гибкой производственно-логистической системе. Например, можно потребовать, чтобы по пути со склада на станок деталь (заготовка) проходила через секцию монтажа-демонтажа (где производится ее установка в крепежное приспособление), а затем, если станок занят, помещалась в пристаночный накопитель. Впоследствии, в процессе перемещения со станка на склад (кроме демонтажа) могут проводиться технический контроль, мойка, сушка и т. д.

Транспортно-перемещающие работы между производственными ячейками могут осуществляться также по общей схеме “склад — станок —...— станок — склад”. По этой схеме перемещение деталей (полуфабрикатов) от одного оборудования к другому обычно производится без привлечения транспортной подсистемы АТСС (вручную, роботами или внутренними транспортерами).

Для хранения деталей (полуфабрикатов) между операциями, выполняемыми в производственной ячейке, применяются промежуточные пристаночные накопители. Таким образом, схема движения потоков в производственной ячейке аналогична той, которая используется в гибких автоматических линиях, но при этом в случае необходимости производственные ячейки можно использовать как технологические, т. е. по схеме “склад — станок — склад”.

Важно обратить внимание на то, что когда осуществляется однооперационная обработка, то понятия “технологическая” и “производственная” ячейка совпадают.

В последнее время развивается тенденция создания гибких производственно-логистических систем со структурой, ориентированной на централизованное распределение путем оснащения комплексных ячеек собственными мини-АТСС и системами управления с полным набором функций. Это позволяет еще больше повысить оперативную автономность ячеек и гибкость расширения системы в целом.

Важнейшую роль в реализации внутрипроизводственных логистических процессов играет автоматизированная транспортно-складская система, которая в составе ГПЛС выполняет следующие основные функции:

  • 1. Управление статичными и динамичными материальными потоками с целью обеспечения равномерной загрузки технических и технологических мощностей, особенно при нарушениях ритмичности внутрисистемных поставок.
  • 2. Межоперационное хранение полуфабрикатов и доставка их на рабочие места (к оборудованию, а также во вспомогательные и нестаночные секции ГПЛС в соответствии с производственными программами).
  • 3. Управление статичными и динамичными потоками готовых изделий с целью их комплектации и поставки на конечную сборку узло- и машинокомплектами.
  • 4. Интегрирование производственной, заготовительной и распределительной подсистем ГПЛС.

Все функции, выполняемые автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС), подразделяются на две категории:

  • - оперативные функции, которые связаны с поддержанием производственно-логистических процессов внутри ГПЛС;
  • - накопительные функции, обеспечивающие стабильность “внешних” связей ГПЛС.

Нужно сказать, что серийность ГПЛС обусловливает объемы межоперационных заделов, которые, в свою очередь, определяют время автономного функционирования каждого вида оборудования. В гибких автоматизированных линиях, для которых характерны прямые взаимосвязи между оборудованием и синхронизация времени выполнения различных операций, межоперационные заделы хранятся в пристаночных буферных накопителях. Объем последних лимитирован производственными площадями и рассчитан на продолжительность заранее заданной автономной работы оборудования (от нескольких минут до часа).

В ГПЛС средне- и мелкосерийного производства булыная часть межоперационных заделов хранится на централизованном складе. Но и в этих случаях на рабочих местах рекомендуется поддерживать межоперационные заделы на уровне предварительно установленного логистического периода (времени) для каждой единицы оборудования. Отметим, что при уменьшении объемов межоперационных заделов растет вероятность того, что задержка или невозможность выполнения операции на одном оборудовании может повлечь за собой простои из-за отсутствия работы для следующих по технологической цепочке машин, станков, оборудования.

АТСС в производственной логистике характеризуются различными размерами партий запуска, габаритами деталей, технологией обработки, грузоподъемностью и транспортно-пере- мещающими возможностями. Детали одного наименования могут размещаться в одном или нескольких грузоносителях (таре, поддонах, пакетах, приспособлениях-спутниках). В ГПЛС с большим разбросом размеров партий запуска и габаритов деталей стремление максимально использовать емкости технологического оборудования “провоцирует” размещение в одном грузоносителе деталей (полуфабрикатов) нескольких наименований, что может привести к снижению гибкости и к усложнению организации не только производства, но и управления материальными потоками. В связи с этим заготовки и полуфабрикаты, составляющие межоперационные заделы, рекомендуется размещать по одному наименованию в грузоносителе. Такой подход позволяет автоматизированной системе операционнотехнологического управления (АСУОТ) совместно с СУ АТСС мобильно перераспределять ресурсы работ. Например, детали (полуфабрикаты), первоначально запланированные к обработке на одном оборудовании, при изменении ситуации в рамках альтернативы направлять на несколько единиц другого оборудования. Исключением являются технологически унифицированные детали одного узло- или машинокомплекта, обработка которых с разрывом во времени или на различном оборудовании может привести к ощутимым потерям подготовительно-заключительного времени.

При необходимости в одном грузоносителе допускается размещать детали (заготовки) нескольких наименований, но с учетом того, что они намечены к однооперационной подготовке в одной технологической ячейке. При этом рекомендуется, чтобы количество деталей в грузоносителе не превышало размера партии запуска. В противном случае усложняется повторный запуск в производство тех же деталей до окончания выполнения предыдущего запуска. Причина в том, что в процессе управления текущими и страховыми запасами полуфабрикатов запуск в производство может быть отягощен их перетаривани- ем в новый грузоноситель.

Относительно норм страховых запасов в производственной логистике следует заметить, что они устанавливаются исходя из уровня организации производства в ГПЛС. Установлена определенная закономерность: чем ниже уровень организации производства и управления материальными потоками на предприятии, тем большими ресурсами и большим временем оперативного автономного функционирования должна располагать гибкая производственно-логистическая система.

В широкоассортиментных ГПЛС с высоким коэффициентом обновления продукции необходимо создавать большие текущие и страховые запасы, чем в ГПЛС со стабильным ассортиментом выпускаемой продукции. Это связано с тем, что в них гораздо выше интенсивность различных случайных отклонений от разработанного графика производства. Обычно принято иметь текущие и страховые запасы полуфабрикатов (заготовок), обеспечивающие загрузку первых по технологической цепочке станков (машин, оборудования) в объеме 1-2 смен. Такое количество запасов в производственной логистике несущественно сказывается на общем объеме незавершенного производства. В то же время это позволяет повысить устойчивость гибких производственно-логистических систем и стимулирует применение более эффективного, с позиции сокращения подготовительнозаключительного времени, расписания обработки деталей (заготовок) на действующем оборудовании.

Общей задачей для всех ГПЛС является своевременный и комплектный выпуск продукции. Рассматриваемые системы могут быть построены как по предметному, так и по технологическому принципу.

Чаще всего вопрос о хранении готовых деталей с целью их комплектации возникает в предметно-замкнутых производственно-логистических системах при отсутствии централизованного склада готовых деталей, а также в ГПЛС, выполняющих сборочные операции. Логистические мощности, необходимые для регулирования статичных и динамичных по состоянию потоков готовой продукции, зависят от номенклатуры и количества деталей, входящих в узло- и машинокомплекты. Они (мощности) отражают индивидуальность конкретной логистической системы.

Особенности хранения, подготовки и доставки на рабочие места полуфабрикатов и технологической оснастки зависят от состава оборудования, принятой концепции организации производства и транспортно-перемещающих работ. Так, отдельные виды оснастки могут храниться непосредственно на рабочих местах. Что касается крупногабаритной крепежной оснастки, то она, как правило, хранится в АТСС. Практика показывает, что комплектующие элементы технологической оснастки лучше всего хранить в специализированных секциях подготовки инструмента и крепежной оснастки, формируя из них по мере необходимости комплекты для выполнения одной или нескольких операций. Подготовленные комплекты в ожидании вызова на рабочие места можно хранить как в самих секциях, так и передавать в АТСС. После выполнения предусмотренных операций они должны возвращаться в исходные подготовительные секции для последующего демонтажа и разукомплектования.

Простейшие компоновки ГПЛС при использовании автоматизированных транспортно-складских систем различных типов показаны на рис. 9.6.

Продолжение рис. 9.6 см. с. 358.

Варианты компоновок гибких производственно-логистических систем

Рис. 9.6. Варианты компоновок гибких производственно-логистических систем

A, Б — ГПЛС с совмещенной транспортной

и складской подсистемами:

  • • внутрискладские механизмы выполняют транспортно- перемещающие функции между оборудованием (А);
  • • транспорт выполняет функции склада (Б).

B, Г, Д — ГПЛС с раздельной транспортной

и складской подсистемами:

  • • линейная траектория перемещения транспорта — (В);
  • • кольцевая траектория перемещения транспорта — (Г);
  • • сетевая траектория перемещения транспорта — (Д).
  • 1 — автоматизированный склад; 2 — штабелер склада; 3 — цепной транспортер; 4 — трансманипулятор; 5 — оборудование (станки, машины, аппараты); 6 — приемосдаточная секция; 7 — секция подготовки технологической оснастки; 8 — рабочее место.

Существуют и более сложные компоновки гибких производственно-логистических систем, которые могут содержать несколько АТСС, в том числе различных типов, связанных между собой дополнительными транспортно-перемещающими механизмами.

По принципу функциональной организации все автоматизированные транспортно-складские системы в производственной логистике обобщенно можно подразделить на две основные группы:

  • 1. АТСС-Р — это системы с раздельными транспортноскладскими под- и субсистемами.
  • 2. АТСС-С — это системы с совмещенными транспортноскладскими под- и субсистемами.

АТСС-Р подразделяются по типу топологии материальных потоков на линейные, кольцевые и сетевые.

Вторая группа автоматизированных транспортно-складских систем — АТСС-С — подразделяется на два типа:

  • 1) АТСС-СС. В этих системах механизмы внутрискладско- го транспортирования выполняют также функции доставки (подачи) грузов непосредственно на рабочие места.
  • 2) АТСС-СТ. В данных системах транспортные механизмы помимо прямого предназначения (транспортировки) выполняют также функции склада.

В АТСС-Р и АТСС-СС собственно склад может состоять из нескольких универсальных или специализированных секций (для хранения заготовок, готовых деталей, технологической оснастки, межоперационных заделов). При наличии нескольких слабосвязанных технологических цепочек могут быть выделены отдельные секции для каждой из них.

Максимальное расширение гибких производственно-логистических систем обеспечивают сетевые АТСС-Р, в которых транспортно-перемещающие механизмы могут двигаться по криволинейной, в том числе ветвящейся траектории (рис. 9.6, Д). Данная компоновка дает возможность наращивать и объединять несколько ГПЛС и при этом максимально использовать производственные площади, включая вспомогательные и нестаночные секции гибких систем, не содержащие тяжелого оборудования.

Все места на складе идентифицируются индивидуальными номерами (адресами дислокации материальных потоков). Для единообразия построения СУ АТСС важно присвоить аналогичные адреса всем позициям, обслуживаемым АТСС: входному и выходному портам склада, приемно-передающим столам у станков (оборудования), а также вспомогательным и нестаночным секциям гибкой производственно-логистической системы. В этом случае каждый груз (материальный поток) в любой момент времени будет находиться по определенному адресу или перемещаться в него, а транспортная функция АТСС сведется к перемещению грузов из одного адреса дислокации в другой.

С позиции использования логистических мощностей наиболее гибкими являются полнодоступные автоматизированные транспортно-складские системы. Они способны обеспечить равноправное автоматическое перемещение грузов между двумя любыми адресами. Тогда специализация складов, если это необходимо, производится не на аппаратном уровне, а на уровне программно-математического обеспечения СУ АТСС. Это означает, что она может легко и быстро перестраиваться. Однако на практике такая организация АТСС не всегда приемлема из-за компоновочных ограничений.

Формой описания транспортно-перемещающих связей в гибкой производственно-логистической системе является представление АТСС в виде графа, в котором каждый адрес дислокации изображается вершиной, а наличие логистических связей между двумя адресами — дугой графа. Когда движение транспортно-перемещающего механизма является однонаправленным, граф характеризуется как ориентированный. При таком описании полнодоступные АТСС соответствуют полным графам, “узкие места” (связи между двумя АТСС) — мостам между блоками графа и т. д. Закрыв материальный поток по некоторым формально разрешенным дугам, можно скорректировать организацию производства в гибкой производственнологистической системе, например разрешить обмен деталями между складом и оборудованием (станками) только по путям, проходящим через секцию монтажа-демонтажа, обеспечить возврат деталей на склад только по путям, проходящим через секции мойки и сушки, и т. д.

Связь автоматизированной транспортно-складской системы с рабочими столами осуществляется через приемные (ПрС) и передающие (ПС), а также через приемно-передающие (ППС) столы, которые расположены у каждого рабочего места.

В комплексных технологических ячейках для каждой единицы оборудования рекомендуется предусматривать собственные ППС, которые наделены индивидуальными адресами в АТСС. В некоторых случаях создаются дополнительные (безадресные) столы, на которые при необходимости перемещаются материальные потоки с адресуемых столов.

В последнем случае автоматическая идентификация грузов (материальных потоков) при возврате их в АТСС усложняется. Чтобы избежать простоев основного оборудования, необходимо иметь ПрС и ПС, а еще лучше — не менее двух ППС для каждого станка.

Это позволит осуществлять подачу новых и возврат отработанных деталей (полуфабрикатов) за одну ходку транспорт- но-перемещающего механизма, а также вызывать следующий грузоноситель до отправки предыдущего. Помимо этого рекомендуется иметь специальный ППС для хранения технологической оснастки.

В производственных ячейках, где транспортно-перемеща- ющие операции между оборудованием внутри ячейки производятся собственными механизмами, а межоперационное хранение полуфабрикатов осуществляется в пристаночных буферных накопителях, следует иметь несколько ППС для входа и выхода ячейки.

На оборудование с ручной установкой/снятием заготовки поступают в транспортных приспособлениях (в таре, на поддонах), а затем поочередно устанавливаются (монтируются) в крепежном приспособлении на станке. При наличии на оборудовании нескольких крепежных приспособлений операции установ- ка/снятие совмещаются с циклом обработки. Если количество деталей в таре велико, то обработанные детали удобнее складывать не в ту же самую, а в резервную тару. Чтобы избежать обратного перетаривания, в АТСС должна быть предусмотрена возможность отправки обратно на склад резервной тары вместо исходной. Тогда освободившаяся тара становится резервной.

Перед подачей на оборудование с автоматической установ- кой/снятием заготовки предварительно монтируются в крепежных приспособлениях (корпусные детали), в других случаях они ориентированно размещаются в базировочных приспособлениях (детали типа тел вращения). Монтаж деталей в крепежное приспособление осуществляется до загрузки в склад (тогда требуется большой оборотный фонд приспособлений) или же по пути из склада к оборудованию в секции монтажа-демонтажа (тогда достаточно лишь два приспособления). Заготовки в крепежных приспособлениях перемещаются в рабочую зону оборудования вместе с приспособлением. Заготовки из базировочных приспособлений перемещаются в крепежное приспособление на станке роботом. Крепежные и базировочные приспособления, как правило, собираются на спутниках, обеспечивающих точную установку базировочных приспособлений в пристаноч- ных накопителях и крепежных приспособлениях в рабочей зоне оборудования. На оборудование с автоматически управляемым “магазином заготовок” детали подаются навалом в таре и вручную ориентированно устанавливаются в “магазин”. И в том, и в другом случае резервный грузоноситель не требуется.

Когда на рабочем месте осуществляется перебазирование деталей, иначе говоря, размещение обработанных деталей на другое приспособление, то это приспособление возвращается на склад вместо исходного. В зависимости от производственной ситуации освободившееся приспособление может быть: направлено в приемосдаточную секцию ГПЛС для заполнения заготовками; передано на предыдущий по технологической цепочке станок (выполняя роль резервного) или же возвращено в секцию подготовки оснастки для перемонтажа.

Иногда приспособления со смонтированными в них деталями размещаются не на спутниках, а на обычных поддонах. Это позволяет хранить их на автоматизированном складе вместе с неподготовленными деталями. Но в этом случае потребуется дополнительный монтаж приспособления на оборудовании (станке).

Особую логистическую специфику имеют рабочие места, на которых производятся сборочные операции. Когда при механической обработке одновременно обрабатываются детали только одного наименования, то при сборке на рабочем месте должны присутствовать грузоносители с деталями нескольких наименований и резервный грузоноситель для размещения собранных узлов. В такой ситуации может оказаться неизбежным использование безадресных столов.

Автоматизированные транспортно-складские системы могут работать в трех режимах адресования!

  • • автоматическом;
  • • автоматизированном;
  • • ручном (он используется при отказе СУ АТСС).

В автоматическом режиме СУ АТСС определяет исходный (откуда) и конечный (куда) адреса дислокации и траекторию транспортировки.

В автоматизированном режиме вручную задаются оба адреса дислокации при вводе директив на транспортировку с центрального пульта управления АТСС.

В другом случае задается только один адрес, если второй идентифицируется по месту подачи директивы (при наличии на рабочем месте отдельных пультов АТСС для каждого типа ППС). При задании одного адреса вид логистической операции (доставить, отправить) можно определить автоматически. Если соответствующий ППС свободен, осуществляется вызов грузоноси- теля, а если занят — его возврат.

В некоторых автоматизированных транспортно-складских системах на грузоносителе (поддоне, спутнике) имеется аппаратно считываемый адрес ячейки склада, за которой закреплен данный грузоноситель. В этом случае при возврате на склад конечный адрес задавать не требуется. В АТСС, обеспечивающих возврат грузоносителей строго в порядке получения, сигнал на возврат может вырабатываться самой АТСС по факту перемещения грузоносителя на передающий стол.

В последнем — ручном режиме адресования — управление исполнительными механизмами АТСС производится вручную.

Контрольные вопросы

  • 1. Каковы роль и значение АСУОТ и АТСС в гибких производственно-логистических системах?
  • 2. Осветите структуру ГПЛС по секционному принципу.
  • 3. Охарактеризуйте назначение секций в гибкой производственно-логистической системе.
  • 4. Раскройте сущность систем “склад — станок — склад” и “склад — станок —...— станок — склад”.
  • 5. Перечислите основные функции автоматизированных транспортно-складских систем в составе ГПЛС.
  • 6. Как делятся функции, выполняемые АТСС, по категориям?
  • 7. Раскройте понятие “межоперационный задел”.
  • 8. Рекомендуемые нормы страховых запасов в ГПЛС различного типа.
  • 9. Классифицируйте автоматизированные транспортноскладские системы.
  • 10. Как осуществляется связь АТСС с рабочими местами?
  • 11. Какие могут быть режимы адресования в процессе функционирования АТСС? Их сущность.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >