В рамках IIoT можно рассмотреть создание гибких производственных систем. Грань между «умными» и «обычными» предприятиями, а также между «умными» и «обычными» машинами весьма условна. Однако очевидно, что в какой-то момент количественные изменения переходят в качественные и дают поразительные результаты.

Постоянно возрастающие требования к изделиям влекут за собой их усложнение, увеличение трудоемкости и высокую степень сменяемости и модернизации.

Новизна концепции заключается также в том, что организационной формой производства необязательно является поточное производство. Оно может быть «гибким» т.е. иметь способность приспосабливаться под  выпуск сложного многономенклатурного изделия с минимальной серийностью в условиях жёсткой конкуренции,  высокими требованиями. Заказчика в первую очередь будут интересовать  стоимости изготовления и сроки исполнения заказа, а даёт такую гибкость - совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплектов (РТК), производственных моделей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. Предусмотрена автоматизированная переналадка при изготовлении изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик. Современные методы автоматизации труда инженеров САПР в конструкторской и технологической подготовке производства, позволяет комплексно подойти к производственному процессу, начиная от идеи создания нового изделия до выпуска готовой продукции путем автоматизации всех основных и вспомогательных процессов, а это время – бесценный, не возобновляемый ресурс!

Так что же включает в себя ГПС, в неё входят: станки с числовым программным управлением (ЧПУ), загрузочные, транспортные и складские роботы, управляемые ЭВМ – некое безлюдное производство, которое не требует постоянного контроля, не просит повышения заработной платы, может работать круглые сутки, если этого требует необходимость.

Централизованный непрерывный контроль внутри самой системы, наблюдение за ходом производства, наличие гибкой транспортной и обрабатывающей систем позволяют выработать наиболее оптимальное решение по управлению производством исходя из конкретных задач и фактического состояния всех элементов ГПС. Таким образом, формируется  комплексный подход, способствующий решению долгосрочной цели – созданию автоматизированного завода.

Однако не всё так просто при решении столь грандиозной задачи. Первое, что должно быть решено при создании ГПС, это какой «гибкостью» должна обладать система. Определяется она следующими главными показателями – это:  производительностью, себестоимостью обработки, стабильностью обеспечения заданного качества продукции, экономической эффективностью использования задействованных средств, условиями работы оператора-программиста.

На базе этих главных показателей производства определяются четыре основных, наиболее важных качества гибкости:

нечувствительность  к входным параметрам — способность системы адаптироваться к количественным и качественным отклонениям заготовок (что так же может проходить по каналу общения производственного интернета), без возникновения внештатных ситуаций в работе и снижения качества продукции.

универсальность — способность ГПС обрабатывать различные партии деталей по числу и номенклатуре (форме и размерам) во время нормальной работы системы без какой-либо ее модификации;
повторяемость — способность ГПС неоднократно возвращаться к выполнению осуществленных ранее работ после завершения новой работы;
приспособляемость — способность ГПС после ее отладки быть измененной таким образом, чтобы обрабатывать другое число деталей и другие детали посредством введения надлежащих изменений извне или путем самонастраивания в рамках концепции IIoT;

Эффективность гибкой производственной системы  зависят от того, как быстро будут решены проблемы, проявившиеся при создании новых образцов.

Главной является проблема высокой надежности всех элементов ГПС. Всякое оборудование, приспособление, инструмент и устройство управления могут быть использованы в ГПС только тогда, когда будет подтверждена надежность их работы. Повышение надежности работы  ГПС достигают внедрением более совершенных конструкций, дублированием предположительно узких мест, установкой систем диагностики, контроля всеми элементами ГПС, с последующем анализом работы всей системы в целом.

Из недостатков системы первым  хочу отметить высокую стоимостью системы при внедрении большими первоначальными капиталовложениями, что требует от команды внедрения четкого экономического обоснование применения системы подобного уровня.

Нужно указать как очень важный фактор – постоянство необходимого качества использования отливок, поковок.

Правильный выбор приспособлений  для закрепления и установки деталей на станках, должны позволять быстро устанавливать и закреплять детали,  быть многоместными в ряде задач, обеспечивать позиционирование заготовок в весьма узких пределах допуска, позволять обрабатывать детали с одного установа – что само по себе сложно и достаточно дорого.

Вопрос  правильного выбора режущего инструмента, его хранения. Задача автоматического определения состояния режущего инструмента в процессе обработки и выбора режимов резания.

Перспектива создания ГПС с автоматической системой определения состояния режущих кромок. Что снижает зависимость работы системы от человека, позволяет организовать работу с малым участием человека, что является залогом  эффективности ГПС, причем  вследствие сокращения дорогостоящих контрольных операций.

Установкой устройств для автоматической компенсации износа инструмента, позволяющих получать точно заданные размеры, что может обеспечить бесперебойную круглосуточную работу ГПС.

Ещё осталась задача автоматической замены инструмента в магазин станка. Очень важно  автоматизировать эту операцию.

Однако, такая на первый взгляд простая операция как - отвод и уборка стружки, оказалась очень сложной в исполнении, стружка забивается в различные карманы, остается в отверстиях, в заготовке, возникаю сложности при работе режущего инструмента. Оставшаяся металлическая пыль мешает при контроле размеров.

При выборе марки и режима подачи охлаждающей жидкости следует учесть, что жидкость может «склеивать» стружку или распылять ее в окружающую среду, и то и другое будет мешать нормальному процессу обработки.

Для минимизации удаления стружки следует, опять возвратится к заготовкам – совершенствовать метод получения  заготовки с минимальными припусками на обработку, преследуя принцип «Меньше припуск – меньше объём снимаемой стружки». Здесь используется значение коэффициента использования металла, ориентировочно определить массу стружки, образующейся при обработке заготовок, полученных разными способами.

Остро встаёт вопрос выбора автоматических средств транспортирования стружки, с программируемым маршрутом движения.

Недостаточная надежность программного управления являются еще одной проблемой, вызывающей простои ГПС. От 15 — 20% от суммарного времени – это простоев системы.

ГПС требует организационных изменений -  большего внимания к планированию и соблюдению производственной дисциплины, сокращение заделов и уменьшение времени нахождения детали в производстве требуют улучшения программирования производства и контроля за соблюдением графиков работы, иначе простои оборудования увеличатся.

Четкая организация организовать планово-предупредительного ремонта и обслуживание системы – за которую должна отвечать единая служба.

Соответствующая переподготовка кадров - дефицит грамотных производственников на рынке труда, доверить современную, дорогую технику можно только профессионалу. Рабочий становится универсалом, владеющим рядом профессий.

Связка «конструктор – технолог», в гибком производстве с самого начала должна проявлять себя как единый системно думающий организм, для которого нет понятия «неудачной, нетехнологичной конструкции. Владеть основами программирования, чтобы понимать специалистов (электронщиков, программистов), формулировать задачи, уметь оценить работу.

Реализации всех возможностей ГПС обсуждается на этапе ее проектирования, затрагивая практически все стороны производства. Количество режущего инструмента для станка, не спланированные участки наладки инструмента вне станка, приспособления и заготовки, недостаточное или излишнее число паллет, незапланированное своевременно совершенствование организации обслуживания электронного, гидравлического и пневматического оборудования — будет оказывать непосредственное влияние на эффективность работы ГПС.

Что же представляют собой гибкая производственная система  и какими преимущества у неё имеются по сравнению с традиционной.

Каждая из функциональных систем ГПС должна быть совершенной, но настоящий успех возможен только при четкой организации производства, исключающей все бесполезные затраты труда, средств, материалов и других ресурсов.

Фундаментальные изменения, связанные с проникновением IIoT в технологические  процессы предприятия окажутся крайне полезными. Учитывая растущий уровень автоматизации технологических процессов, не за горами создание гибких производственных систем, способных решить проблемы, указанные выше в материале, значительно ускоряющий процесс увязки в единую адаптивную систему – гибкий автоматизированный завод.