Челюк С.А., Суков С.Ф.

Донецкий национальный технический университет, Украина

Исследование возможности интеграции систем автоматизированного управления производством на существующем парке станков с ЧПУ.

Парк станков с ЧПУ в Украине на данный момент является достаточно устаревшим. Возраст станков с ЧПУ на украинских предприятиях наглядно отражен на диаграмме рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма возраста парка станков с ЧПУ в Украине.

Сложившаяся ситуация требует принятия мер по адаптации мощностей предприятия к современным условиям. Существует два основных метода решения данной проблемы.

Первый метод состоит в обновлении парка станков с ЧПУ. Данный метод требует наибольших затрат, но и окупается наиболее быстро. Он позволяет использовать новейшие технологии и снизить затраты на обслуживание станков, поскольку с возрастом оборудования затраты на его обслуживание возрастают. Но учитывая сложившуюся экономическую ситуацию, большая часть украинских предприятий будет не в состоянии обновить свой парк станков в ближайшие годы.

Второй метод заключается в частичной модернизации станков. Он требует гораздо меньших капиталовложений, а также гораздо меньше времени требуется на модернизацию, по сравнению с полной заменой станков.

Последние 25 лет являются эпохой информационных технологий, поэтому изменения в станках принципиально коснулись его электронной части, в то время как физическая часть осталась практически неизменной. Как показывает опыт эксплуатации станков, наибольшие проблемы на предприятии вызваны ненадежными устаревшими носителями информации и устройствами считывания информации с этих носителей. В частности, на многих предприятиях для передачи управляющей программы в блок ЧПУ основными носителями информации являются перфокарты и гибкие магнитные диски. Все большую проблему так же вызывает то, что эти носители сняты с производства и найти их практически невозможно. Для решения этой проблемы на некоторых предприятиях применяются эмуляторы фотосчитывающих устройств и FDD, которые в качестве носителя информации используется флэш-память. Но данное решение является недостаточно эффективным, поскольку для их использования требуется перемещение носителей информации от инженера-программиста, разрабатывающего программы, к стойке ЧПУ. Гораздо эффективнее применение сетевых технологий, которые позволят значительно сократить время передачи управляющей программы в блок ЧПУ. Кроме того, использование сетевых технологий позволит не только решить проблему с носителями информации, но и объединить станки в информационную структуру, которая позволяет повысить темпы производства, за счет ведения безбумажной документации в планировании и управлении производством.

Данная структура представлена на рис. 2. Уровень принятия стратегических решений, тактическое управление и оперативное управление — образуют АСУП, которая должна собирать статистическую информацию и на ее основе оптимизировать производственный процесс. В данный момент, на большинстве предприятий, станки с ЧПУ являются изолированными устройствами, следовательно уровень АСУТП не имеет связи с АСУП.

Без этой связи, невозможно проводить планирование, а следовательно и добиваться оптимального управления, так как отсутствует доступ к статистической информации:

· Количество изготовленных деталей;

· Время работы и время простоя станка;

· Информация об ошибках и т.д.

Для получения этой информации необходим Низовой уровень АСУТП, который осуществляет сбор информации непосредственно со станков и ее передачу на более высокие уровни управления предприятием.

Рис. 2 Структура автоматизированного управления предприятием.

Для того, чтобы воспользоваться всеми преимуществами автоматизации производства, параллельно с АСУП и АСУТП необходимо вводить системы автоматизации проектирования и технологической проработки (CAD/CAM/DNC-системы). В СAD/CAM-системах создается проект изделия, а DNC-система преобразует образ и параметры изделия, полученные от CAM, в коды управления Станком с ЧПУ. Эта структура служит для проведения безбумажной проектной документации, что позволяет на 35% сократить время от создания проекта изделия до его реализации.

На практике совместное введение систем СAD/CAM/DNC и ERP/MES/АСУТП, дает сокращение затрат времени на производственный процесс до 50%, а также позволяет сократить процент брака на 25%, ввиду уменьшения влияния человеческого фактора.

Для интеграции АСУТП и АСУ на предприятиях, использующих станки с ЧПУ, необходимо заменить коммуникационные интерфейсы. В качестве замены ФСУ следует использовать терминал ТВВ, который подключается к системам ЧПУ с параллельными и последовательными интерфейсами ИРПР, ИРПС (токовая петля 20 мА). В качестве носителя информации информации используется карта памяти ММС, которая имеет объем до 4 Гбайт. Терминал имеет один порт для подключения к сети ETHERNET. Для включения в сеть станков с интерфейсами RS-232/485, следует применять устройства Serial Hub, которые имеют от 1 до 32 портов на RS-232/485 и один порт для подключения к сети Ethernet. На рис. 3 представлена схема АСУТП цеха станков с ЧПУ адаптированного к современным информационным системам, главную роль в которой выполняет компьютер технолога. Он является связующим звеном между АСУТП и АСУ, а также между САМ и DNC.

Рис. 3 Структурная схема подключения станков с ЧПУ к единой информационной сети предприятия.

Проекты выполненные в CAD/CAM-системах находятся в виде кодов для ЧПУ в базах данных на компьютере технолога, откуда могут быть получены любым станком. Также, отдельная база данных собирает статистическую информацию и передает ее по вертикали АСУТП/MES/ERP.

Выводы:

Частичная модернизация парка станков с ЧПУ путем замены коммуникационных интерфейсов, позволит с минимальными материальными затратами и в кротчайшие сроки внедрить на украинских предприятиях структуру управления производством, включающую в себя объединенные АСУТП и АСУ, а также систему безбумажного конструкторского документооборота. Это, в свою очередь, позволит резко повысить скорость и качество производства, и следовательно сохранить конкурентоспособность в тяжелых экономических условиях.