Роботизация современного производства: примеры процессов на предприятиях промышленности

примеры процессов на предприятиях промышленности

Автоматизация производства — эта замена процессов, выполняемых человеком, на операции, производимые с помощью специализированной техники. Роботизация — это одна из частей автоматизации. Такой подход к организации производства становится все более популярным. О нюансах роботизации и поговорим в этой статье.

Где необходима автоматизация при помощи робототехники и почему?

Считается, что роботизация больше всего применима на крупных производствах, и часто это так и есть. Но ошибочно считать, что на небольших предприятиях ей нет места. Малые производства тоже принимают решение в пользу внедрения промышленных роботов.

Почему так происходит? Основные плюсы состоят:

• в минимизации человеческого фактора;
• быстрой окупаемости вложенных средств;
• сокращении издержек в долгосрочной перспективе;
• снижении процента брака;
• увеличении скорости производства;
• возросшей работоспособности;
• надежности выполняемых операций;
• программируемости;
• легкой перенастройке оборудования.

На данном этапе развития автоматизации большая часть роботов занята в производственных направлениях, которые условно делятся на три сферы:

• погрузочные и разгрузочные работы;
• обработка изделий;
• сборка и контроль качества.

Промышленные роботы уже используются на самых разных предприятиях. Они могут быть связаны:

• с медициной;
• пищевой промышленностью;
• металлообработкой;
• оптическим оборудованием;
• автомобильной промышленностью.

Какие задачи решает роботизация производства?

Роботизация помогает перенастроить процесс производства в более позитивном ключе. Предприятие начинает экономить силы, время и деньги, которые неотрывно связаны с использованием человеческого труда.

Представьте, что вы владеете заводом по изготовлению деталей для высокоточных приборов. Вам крайне важно, чтобы с конвейера сходили максимально точные изделия, в которых процент брака сведен к минимуму. Таким образом вы снизите количество затрачиваемого сырья и сэкономите время на изготовление одной партии продукта.

С другой стороны, вам нужно производить разнообразные детали для различных сфер применения. Поэтому, чтобы приступить к выпуску новой партии изделий, требуется каждый раз перенастраивать оборудование. На перенастройку обычным способом может уходить до 95 % рабочего времени, которое вы бы могли пустить на изготовление последующих партий. То есть на этапе перенастройки вы теряете время и увеличиваете стоимость всего процесса производства.

Робототехника включает в себя уже заложенные заранее программы, ее легко перенастроить и сразу же пустить в работу над новой партией продукта. Она дает возможность наладить беспрерывное производство, снизив количество участвующих в операции сотрудников, и минимизировать брак. Для управления процессом часто достаточно всего лишь одного оператора.

Этапы проведения роботизации производственных процессов

Процесс роботизации проходит в несколько этапов. От грамотного планирования будущих нововведений во многом зависит их эффективность. Сначала требуется определить главные задачи роботизации. После продумывания долгосрочных целей можно перейти к следующим этапам:

• Проектирование. Нужно наметить желаемые сроки и объемы производства. Определиться с параметрами выпускаемых изделий и требованиями к их качеству.
• Подбор команды для работы с поставщиками. Обычно рекомендуется выделить проектного менеджера, инженеров, сотрудников производственного отдела, отдела контроля качества, маркетинга, финансов. Также понадобятся работники, которые будут отвечать за установку, эксплуатацию и обслуживание системы.

Заранее рассмотрите все возможные варианты обустройства производственной линии, чтобы тщательно просчитать, какая из модификаций окажется наиболее успешной.

Роботизация в нашей стране

Россия показывает один из самых низких уровней роботизации по всему миру. Чтобы понять реальное положение дел, приведем в сравнение плотность промышленных роботов в России и средний мировой показатель роботизации производства:

• В России плотность составляет 5 роботов на 10 000 человек, работающих в производственных сферах.
• Средний мировой показатель примерно 100 роботов на 10 000 работников производства.

В качестве примера роботизированного предприятия можно взять Тихвинский вагоностроительный завод, который находится в Северо-Западном регионе. На нем «трудится» более 80 промышленных роботов. Также роботы задействованы на автомобильных заводах г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Еще их можно встретить на предприятиях фарминдустрии.

Всего же в стране функционирует примерно 170 производств, так или иначе связанных с внедрением робототехники.

Примеры роботизации в мире

Fanuc LR Mate 200iC/5H

LR Mate 200iD от Fanuc — это манипулятор, который отличается следующими качествами:

• экономит электроэнергию;
• издает минимальный уровень шума;
• имеет высокую степень защиты — IP67;
• прост в использовании;
• его можно интегрировать в конвейерную ленту.

Модель может применяться в самых разных сферах промышленности. Среди них:

• производство продуктов питания;
• ювелирные работы;
• цветная металлургия.

Робот имеет небольшие габариты. Вместе с тем он может работать с деталями, которые весят до 7 кг.

Hanwha HCR 12

Hanwha HCR 12 — это коллаборативный робот с максимальной грузоподъемностью 12 кг. Оборудование лучшим образом подходит для работы с малым весом и в ситуациях, где требуется простое управление.

На производстве модель поможет осуществить следующий ряд действий:

• сборку;
• обслуживание станков;
• проверку;
• полировку;
• упаковку;
• дозирование;
• сортировку;
• паллетирование.

Роботу Hanwha находится применение в целом ряде промышленных сфер:

• литье;
• металлургии;
• сборочном производстве;
• изготовлении микросхем;
• лакокрасочном производстве;
• сварочном производстве.

FANUC 410iB/300

FANUC 410iB/300 — робот, применяемый для паллетирования. Эта модель работает над ускорением процесса паллетирования, помогает наладить оперативную погрузку и разгрузку.

Робот многофункционален и снабжен четырьмя осями. Конструкция имеет полное запястье и легко выполняет самые разные операции по паллетированию любое количество раз.

К примеру, модели FANUC 410iB/300 нашлось удачное применение на бельгийском заводе по производству плит из пенопласта.

Роботизация — яркий пример современного прогресса. Но, как и у любого рабочего процесса, у нее есть как положительные, так и отрицательные стороны. Рассмотрим их более подробно, чтобы можно было подвести итог.

Преимущества

Если говорить о плюсах роботизации, то их довольно много и касаются они самых разных сфер. Среди самых сильных преимуществ выделим:

1. Производительность. Это основной плюс, который ценится в сфере производства. Техника помогает запустить бесперебойный выпуск изделий, сэкономить время и силы, увеличить прибыль предприятия.
2. Экономия на зарплатах сотрудников. Чем меньше работников нужно привлекать к производству, тем меньше потребуется тратиться на зарплату и выплату налогов.
3. Снижение рисков для здоровья людей на производстве. Деятельность части предприятий сопряжена с рисками для человеческого здоровья. Это и сталелитейные предприятия, и места, где производится покраска или сварочные работы.
4. Повышение уровня качества изделий. В производстве, особенно если говорить о серийном выпуске деталей, важна точность и сведение брака к минимуму. Когда над изделием трудится не человек, а машина, то уровень качества ощутимо возрастает.
5. Экономия места на производстве. Техника имеет свою рабочую зону и занимает мало места. Ее даже можно подвесить, а после использования убрать в отдельное помещение, пока она снова не понадобится.
6. Простота в обслуживании. Сейчас выпускается довольно износостойкое оборудование. Ему нужен минимум манипуляций, чтобы исправно функционировать на протяжении долгого периода.

Недостатки

Теперь перейдем к недостаткам, которые можно выделить в роботизации:

1. Дороговизна оборудования. Чем сложнее и многофункциональнее устройство техники — тем выше ее цена. Сразу просчитать выгоду и оптимальность внедрения робота трудно. Любое оборудование может выйти из строя в самый неподходящий момент. При этом денег на его срочный ремонт может не найтись.
2. Сокращение числа наемных сотрудников. Замена роботами низкоквалифицированного персонала ведет к росту безработицы. Это особенно заметно в развитых странах, где роботизация усиленно набирает обороты. Не всегда предприятие может предложить замененному сотруднику новую должность, которая ему подойдет.

Роботизация обладает явными преимуществами, перед которыми имеющиеся недостатки кажутся не столь важными. Но позволить ее себе могут, как правило, крупные предприятия с внушительным бюджетом. Да, на небольших производствах тоже можно встретить подобную технику, однако пока что это скорее исключение, чем правило.

• 19 декабря 2020
• 6756

Получите консультацию специалиста

Роботизация производства.

Основные преимущества внедрения промышленных роботов на производстве.

Роботизация производства является составной часть комплексной автоматизации и представляет собой процесс внедрения робототехнических ячеек, изолированных или объединенных в роботизированная участки и линии. Роботизация производства дает неоспоримое преимущество в повышении производительности производства, увеличении количества выпускаемой продукции в единицу времени, улучшении ее качества и сокращении себестоимости. Современные промышленные роботы могут гибко и в короткое время переходит с одной технологической операции на другую путем замены управляющей программы. Благодаря этому они могут использоваться для производства небольших партий продукции, что необходимо малым и средним предприятиям. Сегодня больше половины промышленный продукции производится малыми и средними предприятиями. Однако на сегодняшний день процесс роботизации производства сталкивается с одним объективным препятствием. Это недостаток длинных дешевых заемных средств, которые были бы доступны малым и средним компаниям.

Мнение о том, что системы промышленных роботов – это удел только крупных компаний, является ошибочным. Так, например, в линейке промышленных роботов FANUC представлены роботы с небольшими габаритными размерами, которые вполне могут применяться на небольших производствах.

Преимущества внедрения роботов на производстве

Увеличение производительности

Роботы быстрее и точнее позиционируют, перемещают и обрабатывают детали. Кроме того, роботизированные производства могут работать круглосуточно с одинаково высокой производительностью.

Увеличение прибыльности производства

Внедрение промышленных роботов приводит к сокращению количества занятого на производстве персонала, сокращению фонда оплаты труда и его величины в конечной стоимости продукции. Это справедливо даже при условии того, что при развертывании систем промышленных роботов в штате появляются квалифицированные инженеры по наладке и обслуживанию робототехнических комплектов, совокупная оплата их труда ниже, чем оплата высвободившихся сотрудников.

Повышение качества выпускаемой продукции

Роботизация производства однозначно приводит к повышению качества выпускаемой продукции. Современные промышленные роботы такие как, например, роботы FANUC имеют очень высокую точность позиционирования до 0,05 мм, при этом такая точность позиционирования сохраняется независимо от количества циклов работы.

Безопасность персонала

Внедрение систем промышленных роботов повышает безопасность производства за счет того, что роботы заменяют людей на опасных и вредных участках. Роботы эффективно заменяют людей на сварочных, покрасочных, литейных, кузнечных, фрезерных участках. Во всех роботизированных ячейках промышленные роботы ограждаются, в случае прохода людей за ограждение срабатывают датчики и останавливают работу робота.

Экономия рабочего пространства

Как показывает практика, при внедрении промышленных роботов происходит значительная экономия рабочего пространства за счет небольших габаритов современных роботов, а также возможности крепления роботов сверху над обслуживаемой зоной.

Минимум обслуживания

Современные промышленные роботы оснащаются асинхронными двигателями и высококачественными редукторами, что позволяет свести их обслуживание к минимуму, а если говорить конкретно, то время между плановым обслуживанием современных роботов составляет несколько тысяч часов.

Компания АЛЬФА ИНЖИНИРИНГ предлагает, как комплексную роботизацию производства на предприятиях любой отрасли, так и внедрение отдельных робототехнических ячеек. Обратитесь к специалистам нашей компании, и мы предоставим вам всю необходимую информацию. 

Автоматизация, робототехника и завод будущего

Статья (PDF-129KB)

На одном из заводов Fanuc в Ошино, Япония, промышленные роботы производят промышленных роботов под контролем всего четырех рабочих в смену. На заводе Philips по производству электрических бритв в Нидерландах количество роботов превышает число девяти производственных рабочих более чем в 14 раз к 1. Производитель фотоаппаратов Canon начал поэтапный отказ от человеческого труда на нескольких своих заводах в 2013 году9.0003

Будьте в курсе ваших любимых тем

Эта концепция «светового» производства, когда производственная деятельность и материальные потоки управляются полностью автоматически, становится все более распространенным атрибутом современного производства. Отчасти новая волна автоматизации будет вызвана теми же причинами, которые впервые привнесли робототехнику и автоматизацию на рабочие места: освободить людей от грязной, скучной или опасной работы; повысить качество за счет устранения ошибок и уменьшения вариативности; и сократить производственные затраты, заменив все более дорогих людей все более дешевыми машинами. Однако самые передовые системы автоматизации сегодня обладают дополнительными возможностями, позволяющими использовать их в средах, которые до сих пор не подходили для автоматизации, и позволяющими использовать совершенно новые источники ценности в производстве.

Падение цены робота

Поскольку производство роботов увеличилось, затраты снизились. За последние 30 лет средняя цена робота упала вдвое в реальном выражении и даже больше по сравнению с затратами на оплату труда (Иллюстрация 1). Поскольку спрос со стороны стран с развивающейся экономикой побуждает производство роботов перемещаться в регионы с более низкими затратами, они, вероятно, станут еще дешевле.

Экспонат 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Доступный талант

Люди, обладающие навыками, необходимыми для проектирования, установки, эксплуатации и обслуживания роботизированных производственных систем, также становятся все более доступными. Когда-то инженеры-робототехники были редкими и дорогими специалистами. Сегодня эти предметы широко преподаются в школах и колледжах по всему миру либо в виде специальных курсов, либо в рамках более общего образования в области производственных технологий или инженерного проектирования для производства. Наличие программного обеспечения, такого как пакеты моделирования и автономные системы программирования, которые могут тестировать роботизированные приложения, сократило время проектирования и риск. Это также упростило и удешевило задачу программирования роботов.

Простота интеграции

Достижения в области вычислительной мощности, методов разработки программного обеспечения и сетевых технологий сделали сборку, установку и обслуживание роботов быстрее и дешевле, чем раньше. Например, если раньше датчики и приводы нужно было отдельно подключать к контроллерам роботов с помощью специальной проводки через клеммные колодки, соединители и соединительные коробки, то теперь они используют технологии plug-and-play, в которых компоненты можно подключать с помощью более простой сетевой проводки. Компоненты будут автоматически идентифицировать себя в системе управления, что значительно сократит время настройки. Эти датчики и приводы также могут контролировать себя и сообщать о своем состоянии в систему управления, чтобы помочь в управлении технологическим процессом и собирать данные для технического обслуживания, а также в целях постоянного улучшения и устранения неполадок. Другие стандарты и сетевые технологии также упрощают подключение роботов к более широким производственным системам.

Новые возможности

Роботы тоже становятся умнее. Там, где ранние роботы слепо шли по тому же пути, а более поздние итерации использовали лазеры или системы технического зрения для определения ориентации деталей и материалов, последние поколения роботов могут интегрировать информацию с нескольких датчиков и адаптировать свои движения в режиме реального времени. Это позволяет им, например, использовать силовую обратную связь, чтобы имитировать навыки мастера в шлифовке, удалении заусенцев или полировании. Они также могут использовать более мощные компьютерные технологии и анализ в стиле больших данных. Например, они могут использовать спектральный анализ для проверки качества сварного шва в процессе его изготовления, что значительно сокращает объем необходимых проверок после изготовления.

Роботы берут на себя новые роли

Сегодня эти факторы способствуют внедрению роботов в областях применения, в которых они уже преуспевают сегодня: в повторяющихся крупносерийных производственных операциях. Поскольку стоимость и сложность автоматизации задач с помощью роботов снижаются, вполне вероятно, что те компании, которые уже используют роботов, будут использовать их еще больше. Однако в ближайшие пять-десять лет мы ожидаем более фундаментальных изменений в видах задач, для которых роботы становятся технически и экономически целесообразными (Иллюстрация 2). Вот несколько примеров.

Экспонат 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Мелкосерийное производство

Гибкость, присущая устройству, которое можно быстро и легко запрограммировать, значительно сократит количество повторений роботом заданной задачи, чтобы оправдать затраты на его покупку и ввод в эксплуатацию. Это снизит порог объема и сделает роботов экономичным выбором для нишевых задач, где годовые объемы измеряются десятками или сотнями, а не тысячами или сотнями тысяч. Это также сделает их жизнеспособными для компаний, работающих с небольшими партиями и значительным ассортиментом продукции. Например, продукты с гибкими гусеницами, которые сейчас используются в аэрокосмической отрасли, могут «ползать» по фюзеляжу, используя зрение для управления своей работой. Экономия средств, обеспечиваемая этим видом автоматизации малых объемов, принесет пользу многим различным организациям: небольшие компании смогут впервые получить доступ к робототехнике, а более крупные смогут увеличить разнообразие своих продуктовых предложений.

Хотите узнать больше о нашей операционной практике?

Новые технологии, вероятно, еще больше упростят программирование роботов. Хотя роботов уже принято обучать, проводя, например, серию движений, быстрое совершенствование технологии распознавания голоса означает, что скоро можно будет давать им и словесные инструкции.

Сильно изменяющиеся задачи

Достижения в области искусственного интеллекта и сенсорных технологий позволят роботам справляться с гораздо большей степенью изменчивости задач. Способность адаптировать свои действия в ответ на изменения в окружающей среде создаст возможности для автоматизации в таких областях, как переработка сельскохозяйственной продукции, где существует значительная изменчивость от детали к детали. В Японии испытания уже показали, что роботы могут сократить время, необходимое для сбора клубники, на 40 процентов, используя систему стереоскопического изображения для определения местоположения фруктов и оценки их зрелости.

Эти же возможности также будут способствовать повышению качества во всех секторах. Роботы смогут компенсировать потенциальные проблемы с качеством во время производства. Примеры здесь включают изменение усилия, используемого для сборки двух деталей, на основе различий в размерах между ними или выбор и комбинирование разных размеров.
компонентов для достижения правильных окончательных размеров.

Данные, сгенерированные роботами, и расширенные методы анализа для их более эффективного использования также будут полезны для понимания основных факторов, определяющих качество. Если требования к крутящему моменту выше обычного во время сборки связаны с преждевременным отказом продукта в полевых условиях, например, в производственных процессах
могут быть адаптированы для обнаружения и устранения таких проблем во время производства.

Сложные задачи

В то время как современные роботы общего назначения могут контролировать свое движение с точностью до 0,10 миллиметра, некоторые современные конфигурации роботов имеют воспроизводимую точность 0,02 миллиметра. Будущие поколения, вероятно, предложат еще более высокий уровень точности. Такие возможности позволят им участвовать во все более деликатных задачах, таких как вдевание ниток в иголки или сборка сложнейших электронных устройств. Роботы также становятся более скоординированными благодаря наличию контроллеров, которые могут одновременно управлять десятками осей, что позволяет нескольким роботам вместе работать над одной задачей.

Наконец, передовые сенсорные технологии и компьютерная мощность, необходимая для анализа данных с этих сенсоров, позволят роботам выполнять такие задачи, как огранка драгоценных камней, для которых ранее требовались высококвалифицированные мастера. Те же технологии могут даже позволить действия, которые сегодня вообще невозможно выполнить: например, корректировку толщины или состава покрытий в режиме реального времени по мере их нанесения для компенсации отклонений в основном материале или «покраску» электронных устройств.
контуры на поверхности конструкций.

Работа вместе с людьми

У компаний также будет гораздо больше свободы решать, какие задачи автоматизировать с помощью роботов, а какие выполнять вручную. Усовершенствованные системы безопасности означают, что роботы могут занимать новые позиции рядом со своими коллегами-людьми. Если датчики укажут на риск столкновения с оператором, робот автоматически замедлится или изменит свой путь, чтобы избежать столкновения. Эта технология позволяет использовать роботов для выполнения отдельных задач на ручных сборочных линиях. А удаление защитных ограждений и блокировок означает снижение затрат — благо для небольших компаний. Возможность размещать роботов и людей рядом и перераспределять задачи между ними также повышает производительность, поскольку позволяет компаниям перебалансировать производственные линии при колебаниях спроса.

Роботы, которые могут безопасно работать в непосредственной близости от людей, также проложат путь для приложений вдали от строго контролируемой среды заводского цеха. Интернет-магазины и логистические компании уже внедряют роботизированную автоматизацию на своих складах. Представьте себе преимущества производительности, доступные курьеру, если бортовой робот может предварительно сортировать посылки в транспортном средстве между доставкой.

Гибкие производственные системы

Системы автоматизации становятся все более гибкими и интеллектуальными, автоматически адаптируя свое поведение для максимизации производительности или минимизации затрат на единицу продукции. Экспертные системы, используемые на линиях розлива и упаковки напитков, могут автоматически регулировать скорость всей производственной линии в зависимости от того, какое действие является критическим ограничением для данной партии. В автомобильном производстве экспертные системы могут автоматически вносить незначительные корректировки в скорость линии, чтобы улучшить общий баланс отдельных линий и максимизировать эффективность всей производственной системы.

В то время как подавляющее большинство используемых сегодня роботов по-прежнему работают в высокоскоростных и крупносерийных производственных приложениях, самые передовые системы могут вносить коррективы на лету, плавно переключаясь между типами продуктов без необходимости останавливать линию для изменения программ или перенастроить инструментарий. Многие текущие
а новые производственные технологии, от резки с компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) до 3D-печати, позволяют корректировать геометрию компонентов без необходимости смены инструмента, что позволяет производить партии изделий размером от одной штуки. Например, один производитель промышленных компонентов использует связь в реальном времени с помощью меток радиочастотной идентификации (RFID) для настройки формы компонентов в соответствии с требованиями различных моделей.

Замена стационарных конвейерных систем автоматизированными управляемыми транспортными средствами (AGV) даже позволяет предприятиям беспрепятственно переконфигурировать поток продуктов и компонентов между различными рабочими станциями, позволяя полностью автоматизировать производственные последовательности с совершенно разными технологическими этапами. Такая гибкость обеспечивает множество преимуществ: сокращение сроков выполнения заказов и более тесная связь между спросом и предложением, ускорение внедрения новых продуктов и упрощение производства продуктов с высокой степенью индивидуальности.

Принятие правильных решений по автоматизации

Имея в своем распоряжении такой огромный технологический потенциал, как компании выбирают наилучшую стратегию автоматизации? Может быть слишком легко увлечься автоматизацией ради нее самой, но результатом такого подхода почти всегда являются проекты, которые стоят слишком дорого, требуют слишком много времени для реализации и не достигают своих бизнес-целей.

Успешная стратегия автоматизации требует правильных решений на нескольких уровнях. Компании должны выбирать, какие действия автоматизировать, какой уровень автоматизации использовать (от простых программируемых логических контроллеров до сложных роботов, управляемых датчиками и интеллектуальными адаптивными алгоритмами), и какие технологии использовать. На каждом из этих уровней компании должны убедиться, что их планы соответствуют следующим критериям.

Великая переделка: производство для современности

Этот сборник из 21 статьи дает практические советы руководителям производственных предприятий, стремящимся быть на шаг впереди современных революционных изменений.

Стратегия автоматизации должна согласовываться со стратегией бизнеса и операций. Как мы уже отмечали выше, автоматизация позволяет достичь четырех основных целей: повысить безопасность работников, снизить затраты, повысить качество и повысить гибкость. При правильном выполнении автоматизация может обеспечить улучшения во всех этих областях, но баланс преимуществ может варьироваться в зависимости от различных технологий и подходов. Правильный баланс для любой организации будет зависеть от ее общей операционной стратегии и бизнес-целей.

Программы автоматизации должны начинаться с четкой формулировки проблемы. Также важно, чтобы здесь были указаны причины, по которым автоматизация является правильным решением. Каждый проект должен быть в состоянии определить, где и как автоматизация может предложить улучшения, и показать, как эти улучшения связаны с общей стратегией компании.

Автоматизация должна показывать четкую отдачу от инвестиций. Компании, особенно крупные, должны следить за тем, чтобы не переопределять, не усложнять и не перерасходовать средства на автоматизацию. Выбор правильного уровня сложности для удовлетворения текущих и прогнозируемых будущих потребностей требует глубокого понимания процессов и производственных систем организации.

Платформа и интеграция

Компании сталкиваются с растущим давлением, требуя максимизировать отдачу от своих капиталовложений и сократить время, необходимое для перехода новых продуктов от проектирования до полномасштабного производства. Системы автоматизации зданий, которые подходят только для одной линейки продуктов, противоречат обеим этим целям, требуя повторяющихся, длительных и дорогостоящих циклов проектирования, закупки и ввода в эксплуатацию оборудования. Лучшим подходом является использование производственных систем, ячеек, линий и фабрик, которые можно легко модифицировать и адаптировать.

Точно так же, как стратегии платформ и модульности упростили и снизили стоимость управления портфелями сложных продуктов, платформенный подход будет приобретать все большее значение для производителей, стремящихся максимизировать гибкость и экономию за счет масштаба в своих стратегиях автоматизации.

Технологические платформы, такие как манипулятор, оснащенный сварочной горелкой, источником питания и управляющей электроникой, можно стандартизировать, применять и повторно использовать в различных приложениях, упрощая программирование, техническое обслуживание и поддержку продукта.

Системы автоматизации также должны быть тесно интегрированы в другие системы организации. Эта интеграция начинается с связи между машинами в заводских условиях, что стало более простым благодаря современным технологиям промышленных сетей. Но это также должно распространяться на более широкую организацию. Прямая интеграция с системами автоматизированного проектирования, автоматизированного проектирования и планирования ресурсов предприятия ускорит проектирование и развертывание новых производственных конфигураций и позволит гибким системам почти в реальном времени реагировать на изменения спроса или доступности материалов. Данные о переменных процесса и производительности производства, протекающие в обратном направлении, будут записываться в целях обеспечения качества и использоваться для улучшения конструкции и будущих поколений продукции.

Интеграция

также выйдет за пределы стен завода. Компаниям потребуется не только тесное сотрудничество и беспрепятственный обмен информацией с клиентами и поставщиками; им также необходимо будет наладить такие отношения с производителями технологического оборудования, которые будут все чаще владеть ноу-хау и интеллектуальной собственностью, необходимыми для обеспечения оптимальной работы систем автоматизации. Технология, необходимая для такой интеграции, становится все более доступной благодаря наличию открытых архитектур и сетевых протоколов, но потребуются изменения в культуре, процессах управления и образе мышления, чтобы сбалансировать затраты, выгоды и риски.

Более дешевые, интеллектуальные и более адаптируемые системы автоматизации уже трансформируют производство множеством различных способов. В то время как технология станет более простой в реализации, бизнес-решения — нет. Чтобы в полной мере использовать возможности, предоставляемые этими новыми системами, компаниям необходимо применять целостный и систематический подход, тесно согласовывая свою стратегию автоматизации с текущими и будущими потребностями бизнеса.

Будьте в курсе ваших любимых тем

Автоматизация на заводе

РАЗМЕЩЕН 31.08.2018

 | Автор: Шон Балог

В эпоху Индустрии 4.0 автоматизация была одним из самых эффективных инструментов повышения эффективности для производителей. Использование автоматизации и передовых технологий, таких как робототехника и ERP-решения, позволяет ежедневно добиваться еще большего повышения производительности.

Современное производство

Цели современного производства можно резюмировать как попытку добиться устойчивого роста и доходов за счет повышения лояльности клиентов, создания высококачественных продуктов и преодоления потрясений на очень динамичных мировых рынках. Это не простые компоненты, чтобы жонглировать всеми сразу. Вот почему так важно базовое понимание наиболее эффективных и доступных аспектов автоматизации, используемых в настоящее время.

От Индустрии 1.0 до Индустрии 4. 0

Чтобы поговорить об автоматизации и современном производстве. Важно понимать, как концепции и практические приложения автоматизации развивались с течением времени.

Индустрия 1.0 представила механизацию. Индустрия 1.0, также известная как первая промышленная революция, состояла из систем, работающих на воде, паре и ископаемом топливе, которые заменили силу животных силой машин.

Индустрия 2.0 ввела массовое производство. Вторая промышленная революция ознаменовалась появлением авиации, радио и конвейерного производства, где все это приводилось в действие электричеством.

Индустрия 3.0 представила оцифровку. Индустрия 3.0 стала огромным достижением в том, как была достигнута производительность. Во многом это было связано с изобретением и внедрением таких технологий, как компьютеры, Интернет и информационные технологии. Эти инструменты обеспечили основу, необходимую для современной автоматизации, массового производства и робототехники.

Индустрия 4. 0, в которой мы сейчас находимся, включает киберфизические системы (CPS) в производственной среде. Эти системы состоят из машин, их протоколов, управляемых компьютером, и их пользователей, работающих вместе в унисон.

Имейте в виду, что Индустрия 5.0 не за горами, и современные производители могут ожидать появления новых захватывающих технологий и усовершенствований процессов в ближайшие годы.

Связь с IoT и IIoT

Интернет вещей (IoT) — это сеть подключенных устройств, которые передают данные в центральную систему, которая все это имеет смысл.

Эта сеть состоит из подключенных пограничных устройств предприятия, терминалов и точек ввода/вывода. Данные, собранные через эту сеть, обеспечивают понимание того, что является успешным, а что нет с точки зрения операций и процессов.

Промышленный Интернет вещей (IIoT) делает упор на эту взаимосвязь и данные, предоставляемые терминалами, датчиками и другими системами на заводе.

Эти работающие на данных фабрики становятся «интеллектуальными» средами, способными информировать предприятия сверху вниз. Они обеспечивают наглядность эффективности заводских процессов и производительности как в режиме реального времени, так и во времени. Короче говоря, данные позволяют производителям уточнять и улучшать операции с актуальными и актуальными данными.

Типы автоматизации на заводе

Автоматизацию можно рассматривать как механизацию процессов таким образом, что можно выполнять процедуры и создавать продукты без участия человека.

На заводе используется несколько типов автоматизации. Тип автоматизации, используемый производственной операцией, будет реализован с учетом производимой продукции, необходимого оборудования и доступных ресурсов.

В случае промышленной автоматизации системы управления, такие как компьютеры или роботы, и информационные технологии используются для управления различными процессами и частями оборудования для выполнения задачи. Его можно легко применить к сбору данных, обработке данных и выполнению предсказуемой физической работы . Сюда входят такие задачи, как сварка, пайка, покраска, приготовление пищи, упаковка.

Фиксированная (жесткая) автоматизация

В этом примере приложение обычно простое и включает процесс или сборку, которые диктуются запрограммированными командами. Относительно трудно вносить изменения в дизайн продукта в фиксированный процесс автоматизации, который настраивается с учетом одной цели или процесса для каждого приложения.

Примеры:

• Механизированная сборка
• Обработка линий передачи
• Автоматизированная обработка материалов

Преимущества:

• Высокие первоначальные инвестиции в специально разработанное оборудование
• Высокая производительность
• Относительно негибкий подход к ассортименту продукции
• Низкая удельная стоимость

Недостатки:

• Высокая уязвимость к сбоям
• Устаревание

Программируемая автоматика

Программируемая автоматика чаще всего используется при серийном производстве продукции. Это позволяет настраивать и часто вносить изменения на протяжении всего производственного процесса. В этом случае операция управляется программой инструкций, которые считываются и интерпретируются системой. Новые программы могут быть подготовлены и введены в оборудование для производства новых продуктов в любое время.

Примеры:

• Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)
• Промышленные роботы
• Программируемые логические контроллеры (ПЛК)

Преимущества:

• Гибкость и способность работать с вариантами дизайна
• Подходит для серийного производства

Недостатки:

• Высокие инвестиции в оборудование общего назначения
• Производительность ниже, чем у стационарной автоматизации

Гибкая (мягкая) автоматизация

Использование нескольких инструментов, связанных системой обработки материалов. Гибкая система автоматизации способна производить различные детали практически без потери времени на переход от одного типа детали к другому. . То же самое верно и при перепрограммировании системы или изменении физических настроек.

Примеры включают:

Манипуляторы роботов, которые можно запрограммировать на выполнение нескольких задач, таких как вставка винтов, сверление отверстий, шлифовка, сварка, вставка заклепок и покраска объектов распылением на сборочной линии.

Преимущества:

• Непрерывное производство различных смесей продуктов
• Гибкость при изменении дизайна продукта
• Предложения Средняя производительность

Недостатки:

• Требует больших инвестиций
• Высокая удельная стоимость по сравнению со стационарной автоматикой

Полностью интегрированная автоматизация (TIA)

Философия TIA, впервые разработанная Siemens Automation and Drives, включает в себя три основные концепции:

• Общая программная среда
• Общая система управления данными
• Общий метод связи

Внедрение TIA идеально подходит для многих отраслей, включая:

• Автомобилестроение
• Общее машиностроение
• Машиностроение специального назначения
• Производство стандартного механического оборудования, OEM-производители
• Переработка пластмасс
• Упаковочная промышленность
• Производство продуктов питания, напитков и табачных изделий

Определяющие характеристики:

• Сокращает время выхода на рынок
• Более высокая производительность
• Снижение стоимости жизненного цикла
• Уменьшенная сложность
• Повышенная безопасность инвестиций

Профилактическое обслуживание (PM) по сравнению с профилактическим обслуживанием (PdM)

При профилактическом обслуживании задачи выполняются, когда машины выключены. Действия по профилактическому обслуживанию выполняются, когда машины работают в своих обычных производственных режимах. И то, и другое имеет важное значение для экономии денег производителей и поддержания качества продукции, но в последнее время особое внимание уделяется профилактическому обслуживанию. Такие качества, как мониторинг состояния в режиме реального времени, обеспечивают более длительные периоды работы между задачами профилактического обслуживания, что приводит к сокращению времени простоя основного оборудования.

Мобильное управление автоматизацией производства

Мобильность — это будущее вашей рабочей силы.

Это проявляется в усилении взаимосвязи между приложениями и оборудованием, которое мы используем в повседневной жизни. Мобильное управление является гибким, интуитивно понятным и мощным. Эта концепция заняла видное место в производстве, и призыв к принятию новых отраслевых стандартов исходил от специалистов по исследованиям и инженерам в области автоматизации со всего мира.

Мобильные приложения уже используются в качестве быстрого и удобного средства доступа к информации о предприятии одним касанием пальца или движением руки. Мобильный доступ может существенно сэкономить на затратах, времени, рабочей силе и обслуживании. Практика также позволяет выявлять и решать операционные проблемы удаленно.

Растущие проблемы автоматизации в производстве

Хотя это правда, что применение автоматизации нарушает рабочие роли и демографические показатели занятости в отраслях, где они применяются, настоящие проблемы ощущаются в краткосрочном переходном процессе.

«Возможно, различие между работой и обучением должно стать более аморфным. В настоящее время у нас есть дихотомия, когда те, кто работает, не должны учиться, а те, кто учится, не работают. Нам нужно подумать о переходе от традиционной пятидневной рабочей недели к такой, при которой я трачу 60% своего времени на работу и 40% на регулярное обучение».

— Бхагван Чоудхри, профессор финансов Калифорнийского университета, Лос-Анджелес

В этой цитате Бхагван Чоудхри, известный профессор финансов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, объясняет свои доводы в пользу изменения мышления, когда речь идет о работе и учебе.

По сути, понятно, что, хотя роботы и автоматизация используются для масштабирования операций, ваша рабочая сила и их наборы навыков должны масштабироваться вместе с ними для поддержания этих процессов и оборудования.

Это позволяет работникам узнать и взять на себя ответственность за большинство технических концепций и ролей в данной производственной операции.

О Encompass Solutions

Encompass Solutions, Inc. — консалтинговая фирма ERP, поставщик решений NetSuite и платиновый партнер Epicor, которая предлагает профессиональные услуги в области бизнес-консалтинга, управления проектами и внедрения программного обеспечения.