Что такое автоматизация производства: полное руководство

Понять, что конкретное предприятие идет в ногу со временем, легко - ручной труд на нем максимально заменен машинным, за счет чего улучшены качественные показатели работы. Например, увеличен объем поставок за стандартный отчетный период. Автоматизация быстро и уверенно вошла в повседневную жизнь самых разных отраслей.

Автоматизация производства - это процесс, при котором рутинные и однотипные задачи на предприятии передаются от человека машинам. То есть, происходит замена ручного труда высокотехнологичными решениями. Для передачи контрольных, операционных, управленческих функций от человека технике используют системы автоматизации производства. Сегодня им доверяют как повседневную рутинную работу, так и задачи повышенной сложности. Главная цель, которую помогает достичь автоматизация, - это рост прибыли. Она достигается посредством увеличения производительности и эффективности работы.

Автоматизация производства - это комплекс мер по внедрению современных технологических решений, направленных на замену ручного труда автоматизированными системами, что позволяет снизить затраты, увеличить производительность и обеспечить стабильное качество продукции.

В современном производстве автоматизация является ключевым элементом, обеспечивающим конкурентоспособность, эффективность и высокое качество выпускаемой продукции.

Внедрение автоматизированных систем способствует не только экономической эффективности, но и улучшению экологической ситуации и условий труда. Современные технологии позволяют оптимизировать использование ресурсов, снижать выбросы вредных веществ и минимизировать количество производственных отходов.

Рассмотрим, что такое автоматизация технологических процессов производства.

Что такое автоматизация технологических процессов производства

Автоматизация - комплекс мер по внедрению машин, механизмов, математических моделей, программного обеспечения в производственные процессы. Итог этих мер - выполнение существенной части технологических операций не людьми, а специальным оборудованием.

Автоматизация - это не просто внедрение оборудования или программного обеспечения. Это сложный, поэтапный процесс, в основе которого лежат определенные принципы. Они универсальны и применимы к любому бизнесу, будь то производство электроники, продуктов питания или автокомпонентов.

Компания Intervespco предлагает комплексные решения в сфере автоматизации производства, позволяющие оптимизировать технологические процессы, снизить производственные затраты и обеспечить непрерывное развитие бизнеса.

Наши решения включают в себя интеграцию различных систем автоматизации, начиная от цифровых контроллеров и роботизированных линий, заканчивая комплексными программными платформами для управления производственными процессами. Эти технологии позволяют предприятиям не только увеличить производительность, но и сократить время простоя оборудования, снизить производственные расходы и обеспечить высокое качество выпускаемой продукции.

Цели и задачи автоматизации производства

С помощью автоматизации технологических процессов производства (АТПП) решают следующие задачи:

• Сокращение времени изготовления, упаковки, сортировки продукции;
• Снижение стоимости человеческого труда;
• Сокращение расходов на сырье;
• Защита специалистов на вредных производствах за счет выполнения работ в условиях, опасных для здоровья человека;
• Быстрая реализация сложных технических задач;
• Увеличение выработки продукции;
• Расширение ассортимента;
• Автоматизация и оптимизация многих производственных процессов, что положительным образом сказывается на продуктивности.

Помимо неоспоримых плюсов у автоматизации есть и свои недостатки. В первую очередь, это безработица среди низкоквалифицированного персонала как результат автоматизации предприятий. Вместе с тем параллельно может быть и кадровый голод. Узких специалистов, которые разбираются в современной технике и умеют работать по актуальным стандартам, не всегда достаточно на рынке труда.

Наличие средств АТПП иногда приводит к увеличению затрат (например, на техническое обслуживание оборудования). При разработке проекта автоматизации руководство компании оценивает сроки окупаемости вложений и делает вывод о сообразности его внедрения.

Преимущества и недостатки автоматизации производства

Сферы применения автоматизации

Автоматизировать можно почти любое производство, на котором имеют место рутинные процессы. «Односложные», но цикличные операции встречаются во многих отраслях:

• Сельское хозяйство;
• Металлургия;
• Тяжелая промышленность;
• Машиностроение;
• Торговля;
• Медицина;
• Энергетика и прочие.

АТПП не претендует на полное вытеснение интеллектуального и ручного труда человека - наоборот, она делает условия работы более комфортными.

Типы автоматизации

Существует шесть направлений АТПП. Их различают по типу используемого оборудования.

NC

Это машины с числовым управлением (Numerical Control - числовой контроль) - станки, запрограммированные на определенные действия. Технологический процесс полностью контролируется электроникой. Оператор станка устанавливает, налаживает, проверяет оборудование, размещает и снимает заготовки. Пример NC-автоматизации - фрезерный станок с ЧПУ. Давно не редкость на современных заводах. Такие машины работают по заданным программам и практически не требуют участия человека. Оператор здесь нужен лишь для настройки оборудования и контроля процесса. Всё остальное происходит автоматически. ЧПУ-станки способны изготавливать детали с ювелирной точностью.

IT

Информационные технологии внедряют в основном в сферу интеллектуального труда. Они нацелены на создание, получение, хранение, обработку, распространение данных. В отличие от человеческого мозга, перерабатывают больше информации, не допуская ошибок. IT-системы в производстве - это, в первую очередь, работа с данными. С хранением, анализом, прогнозированием и управлением компьютеры справляются быстрее и точнее людей.

FMS

Гибкие производственные системы (Flexible Manufacturing System) совершают полный производственный цикл, подстраиваясь под условия среды. Необходимы предприятию, работу которого нельзя останавливать даже при аварии. При использовании FMS применяют разные методы - например, меняют порядок выполнения операций или упрощают технологические процессы. Внедрение FMS позволяет предприятиям быстро адаптироваться к меняющимся условиям рынка. Освоение FMS требует серьезных вложений и квалифицированного персонала, но в долгосрочной перспективе позволяют максимально эффективно использовать оборудование. В эпоху, когда способность к кастомизации является принципиальным моментом, возможность эффективно производить небольшие партии ценится как никогда. Система FMS позволяют создавать уникальные продукты, которые удовлетворяют запросам нишевых аудиторий.

Роботы

В отличие от NC способны выполнять работу без участия человека, т. е. полностью автономны. Роботам «доверяют» погрузку тяжелых/опасных предметов, сварку и сборку деталей, упаковку товаров и другие монотонные задачи, характерные для определенного технологического участка. Промышленные роботы - это «руки» современного завода. Они берут на себя тяжелые, опасные и рутинные задачи: от сварки и упаковки до перемещения крупногабаритных грузов. Часть из них требуют оператора, другая работает полностью автономно.

Системы проектирования

Это программное обеспечение для решения прикладных задач. Примеры - CAD, CAM, CAE и прочие. С помощью систем проектирования создают алгоритмы работы оборудования, прогнозируют качество и характеристики изделий, определяют наиболее рациональный способ их изготовления. Современные производственные циклы невозможно представить без программ, которые помогают разрабатывать продукт от идеи до реализации. CAD - для проектирования, CAM - для планирования производства, CAE - для анализа и тестирования.

CIM

Computer Integrated Manufacturing (дословно - «компьютер, интегрированный в производство») контролирует производственный комплекс через единый интерфейс. Часть функций CIM:

• Управление цехами, участками, отделами;
• Подготовка к производству продукции;
• Управление складами и логистикой;
• Контроль системы сбыта;
• Финансовое управление.

Компьютерное интегрирование охватывает весь спектр задач по производству продукта. CIM ускоряет технологические процессы, снижает вероятность сбоев и ошибок из-за человеческого фактора. Здесь все участки предприятия объединены в единую цифровую экосистему. Автоматизировано примерно всё: от проектирования и планирования до логистики, контроля качества, продаж и финансов. Это полноценная управленческая среда, в которой можно контролировать всё предприятие из одного интерфейса.

Уровни автоматизации производства

Выделяют четыре степени автоматизации производства:

Нулевая

Роботов, технологического оборудования, программного обеспечения или иных средств автоматизации на таком предприятии нет. Отсутствуют они по трем причинам:

• Недостаток ресурсов для покупки или внедрения;
• Экономическая несообразность установки;
• Невозможность замены ручного труда (например, при создании произведений искусства).

Нулевая автоматизация на промышленном предприятии - крайне редкое явление.

Частичная

АТПП затрагивает конкретное оборудование или отдельные операции. Пример частичной автоматизации - установка фрезерного станка ЧПУ на металлообрабатывающем предприятии. Человек задает параметры, но обработку деталей полностью выполняет станок.

Комплексная

Автоматизация определенного участка, цеха, линии. Обеспечивает автономное функционирование системы. Участие человека сводится к контролю работы оборудования.

Полная

Наивысший уровень автоматизации, при котором машинам передан полный цикл работ от проектирования до контроля качества.

Полная АТПП - весьма перспективная модель, которая редко встречается на практике. Чаще на промышленных предприятиях реализованы проекты частичной или комплексной автоматизации.

Принципы автоматизации производства

Одна из основных задач предприятия - органично внедрить систему автоматизации. В ее рамках соблюдают пять принципов:

1. Принцип согласованности

Действия двух и более компонентов АТПП, которые решают общую задачу, согласуют друг с другом. Синхронизация выполняемых операций, рецептур, графиков, методик обеспечивает максимальный уровень автоматизации. При несогласованности действий хотя бы двух элементов нарушается весь технологический процесс. Современные автоматизированные системы работают как единый организм. Любое действие в рамках этой системы согласуется с другими, и внутри одного процесса, и между смежными операциями. Такой подход позволяет избежать сбоев и разрывов в цепочке.

2. Принцип гибкости

Подразумевает возможность замены, исключения или дополнения средств автоматизации в технологический процесс без ущерба для его эффективности. Гибкость - ключевой аспект быстрой адаптации производства к новым технологиям, инструментам и операциям. Гибкая система легко адаптируется под новые задачи. Достаточно перенастроить отдельный элемент, а не менять всё оборудование.

3. Принцип завершенности

АТПП - цикличный процесс, который обеспечивает желаемый результат без промежуточного делегирования задач другим исполнителям или подразделениям. Завершенность обеспечивают:

• Машины, которые обрабатывают разные виды сырья;
• Сокращение объема ресурсов для производства;
• Унификация (единообразие) методов изготовления;
• Минимальный объем пусконаладочных работ перед вводом автоматики в эксплуатацию.

Важно, чтобы все элементы системы были взаимосвязаны и работали синхронно. Производственные механизмы, логистика, склад и другие подразделения должны быть встроены в общую цифровую экосистему предприятия.

4. Принцип комплексной интеграции

Качество автоматизации зависит от качества настройки производственных процессов, их синхронизации. Необходимую слаженность обеспечит оперативная интеграция отдельных технологий в организационную среду. Сквозная аналитика Calltouch собирает информацию со всех рекламных площадок, сайта и из CRM и объединяет в единый интерфейс. Анализируйте все нужные вам данные, используя наглядный и понятный общий отчет.

Эффективность автоматизации напрямую зависит от того, насколько замкнут цикл. Новое оборудование и цифровые решения должны безболезненно встраиваться в уже существующую инфраструктуру.

5. Принцип независимости

Суть - снижение количества сотрудников производства и степени влияния человеческого фактора на эффективность предприятия.

Главным принципом выступает минимизация человеческого участия. Идея автоматизации в том, чтобы передать как можно больше задач технике, от управления производством до контроля качества.

Средства автоматизации промышленного производства

Ассортимент оборудования, инструментов и программ для АТПП огромен. Ниже рассмотрим пять категорий.

Программно-аппаратный комплекс

Это совокупность технических средств и программ, которые могут выполнять одну или несколько однотипных задач. Состоит из двух частей - аппаратной и программной. Первая включает устройства для сбора и обработки информации (например, ПК), вторая - программное обеспечение для обработки и/или интерпретации данных.

Особенности комплекса:

• Удобное администрирование (через браузер);
• Быстрая установка;
• Низкая вероятность внеплановой остановки;
• Возможность централизованного управления функциями.

Примеры программно-аппаратных комплексов - системы видеонаблюдения, техника для медицинской диагностики, устройства для формирования электронной очереди.

Автоматизированные линии

Востребованы в серийном производстве товаров, которые требуют поэтапной обработки. Линия состоит из станций (участков), через которые в некой последовательности проходит продукт.

Линии классифицируют по нескольким критериям:

• Способ транспортировки продукции (сквозная, боковая, комбинированная);
• Способ связи элементов (жесткая/гибкая).

Автоматизированные линии обычно применяют в металлургии и машиностроении. Пример - участок сварки автомобильных колес. На нем выполняют соединение диска с ободом, очистку шва от шлака, пробивку отверстия под ниппель, удаление заусенцев. При этом используют сварочное, токарное, шлифовочное оборудование.

Роботизированная техника

Востребована крупными предприятиями и небольшими фирмами. Преимущества роботов:

• Точность выполнения операций;
• Высокая работоспособность;
• Сокращение издержек;
• Возможность перенастройки параметров;
• Снижение влияния человеческого фактора.

Роботы полезны в погрузочно-разгрузочных работах, обработке, сборке и контроле серийной продукции.

1C:ERP

Программное обеспечение, которое объединяет бизнес-процессы в одном интерфейсе и облегчает взаимодействие руководства с сотрудниками. ПО позволяет:

• Планировать стратегические и тактические шаги компании;
• Вести учет трудозатрат;
• Формировать график производства;
• Детализировать технологические операции;
• Координировать работу цехов и других структурных подразделений компании.

В программе 1C:ERP предусмотрены возможности для кадровиков, бухгалтеров, обслуживающего персонала и других категорий сотрудников. В качестве примера автоматизированных систем управления (асу) можно привести продукты 1С.

SCADA

Программный пакет для сбора, обработки, отображения, хранения информации об объекте мониторинга. Им дополняют, например, системы экологического контроля, автоматизации зданий или АСКУЭ (коммерческий учет электроэнергии).

Некоторые возможности SCADA:

• Обмен данными с контроллерами (датчиками) промышленного оборудования;
• Подготовка отчетов о ходе производственного процесса;
• Ведение баз данных с технологической информацией;
• Связь с внешними приложениями.

Программа легко интегрируется с другими продуктами для управления предприятием - 1C, системой метрологического учета АСОМИ и прочими.

Как внедрить автоматизацию

Процесс делят на пять этапов.

Определение целей

Руководство предприятия определяет основные мотивы установки средств автоматизации. Возможные цели - расширение номенклатуры продукции, оптимизация и автоматизация производственных процессов и другие, что перечислены выше.

Разработка стратегии

Долгосрочное планирование - залог успешного внедрения средств автоматизации. Оно включает нескольких этапов:

• Изучение и оцифровка процессов, которые будут автоматизированы;
• Оптимизация этих процессов (упрощение структуры, исключение не несущих очевидной пользы операций, объединение нескольких однотипных действий в одно и прочее);
• Черновой проект АТПП (поиск систем для достижения поставленных целей).

Невозможно цифровизировать производство без четкого плана. Чем проще организационная структура предприятия, тем легче реализовать стратегию.

Выбор оборудования

Кроме станков, роботов, ПО, систем проектирования и других средств АТПП понадобится электроника:

• Пусковые элементы;
• Регулирующие щиты;
• Контроллеры и выключатели;
• Защитные устройства;
• Сигнализация;
• Прикладное ПО.

Проектирование

Ключевой этап АТПП, который иногда включают в стратегическое планирование. В его рамках создают схему, отображающую структуру, параметры, функции средств автоматизации. В проекте отражены:

• Данные о масштабе автоматизации;
• Перечень средств АТПП;
• Определение контрольных параметров работы оборудования («индикаторы» для проверки);
• Описание управляющих систем;
• Конфигурация расположения средств автоматизации.

В проекте также фиксируют порядок действий при экстренных ситуациях. Например, условия для блокировки или приостановки устройств (с указанием ответственных лиц).

Поиск подрядчика

Для реализации проекта привлекают профильных специалистов. После заключения договора подрядчик устанавливает средства АТПП, производит пусконаладку. При необходимости проводится обучение внутри компании. Сотрудники получают инструкции по эксплуатации и технике безопасности.

После внедрения автоматизации предприятие сталкивается с двумя задачами:

• Необходимость в плановом техническом обслуживании.
• Защита системы от нежелательного воздействия.

Первую задачу решают, привлекая специализированные сервисные службы или заключая договор с поставщиками. Вторую - установкой прикладного ПО, которое интегрируется со средствами автоматизации. Предприятие, которое выделяет значительный бюджет на запуск рекламных кампаний, заинтересовано в получении целевых обращений. Антифрод Calltouch разделяет входящие звонки на реальные заявки и спам. Инструмент позволяет оптимизировать деятельность контакт-центра и/или отдела продаж - специалисты не тратят время на обработку нецелевых обращений.

Примеры успешной автоматизации производства

Предлагаем несколько кейсов, которые наглядно демонстрируют возможности АТПП:

Производитель строительных материалов

Пример - бельгийская компания ISOMO, поставляющая плиты из пенополистирола на европейский рынок. Производственная линия, которая использовалась до 2011 года, не была приспособлена под упаковку малогабаритной продукции. Это замедляло процесс подготовки плит и тормозило поставки.

В эксплуатацию ввели новую автоматизированную линию, оснащенную двумя роботами FANUC. Они подбирали необходимое число плит и отправляли их к упаковщику. Оператор управлял роботами при помощи специализированного ПО.

Помимо повышения изоляционной способности линии, ISOMO смогла сократить производственный процесс с трех до двух рабочих смен.

Косметическая компания

Российское подразделение L`Oreal в Калужской области в мае 2021 года оснастило производственную линию дельта-роботом ABB IRB 360 FlexPicker. Его функция заключалась в перекладывании тюбиков с краской для волос в упаковочный конвейер. Результат внедрения - повышение производительности линии в два раза.

Пищевая промышленность

Еще один интересный кейс про внедрение роботов, представленный на сайте компании FANUC. На производстве фирмы Peka Kroef они автоматически загружают восемь автоклавов, которые используют для приготовления картофельных продуктов. Работу линии круглосуточно контролируют пять операторов.

Внедрение робототехники позволило Peka Kroef расширить ассортимент продукции из картофеля. Роботы действуют безошибочно и бесперебойно - перемещают каждый ингредиент в предназначенный для него автоклав.

Автоматизация - это стратегический инструмент, позволяющий компаниям быть гибкими и конкурентоспособными в условиях нестабильного рынка. Они снимают с человека рутинную нагрузку, делают производство предсказуемым и управляемым. Автоматизация помогает сокращать расходы и снижает влияние человеческого фактора.

Интеграция современных систем автоматизации в существующие производственные линии требует комплексного подхода. На протяжении многих лет компания Intervespco реализовала проекты по автоматизации производства для предприятий различных отраслей.

Внедрение систем автоматизации производства приносит существенные экономические выгоды.

Мир технологий постоянно меняется, и будущее автоматизации производства связано с интеграцией все более совершенных систем, основанных на искусственном интеллекте, машинном обучении и IoT.

Компания Intervespco предлагает комплексные решения в области автоматизации производства, обеспечивая полный цикл услуг - от проектирования и установки до сервисного обслуживания и поддержки.

Сотрудничество с Intervespco - это ваш надежный путь к оптимизации производственных процессов, снижению затрат и созданию условий для устойчивого развития бизнеса.

Автоматизация производства от Intervespco - это комплексные решения, способные преобразить технологический процесс, обеспечить высокую точность и стабильность работы, а также снизить затраты на производство. Мы предлагаем индивидуальный подход, профессиональную поддержку и инновационные технологии, которые позволят вам не только оптимизировать производственные процессы, но и обеспечить устойчивый рост и конкурентное преимущество на рынке.

Инвестируйте в будущее вашего бизнеса - автоматизация производства от Intervespco станет залогом успеха и стабильного развития вашего предприятия.

Уровни автоматизации производства

Уровень	Описание	Характеристики
Нулевая	Отсутствие автоматизации	Полностью ручной труд, отсутствие автоматизированного оборудования.
Частичная	Автоматизация отдельных операций	Внедрение автоматизированного оборудования для отдельных операций, ручное управление большей частью процессов.
Комплексная	Автоматизация участка или цеха	Автоматизированные линии и участки, минимальное участие человека.
Полная	Полная автоматизация производства	Автоматизирован полный цикл работ, от проектирования до контроля качества.