Автоматическое Производство: Что Это, Типы и Преимущества

Автоматизация производства является ключевым звеном современной промышленности. Она представляет собой комплекс мер по внедрению машин, механизмов, математических моделей и программного обеспечения в производственные процессы. Итогом этих мер становится выполнение значительной части технологических операций не людьми, а специальным оборудованием.

На автоматизированных производствах операции выполняются с меньшим участием человека, а в некоторых случаях ручной труд отсутствует вовсе. Автоматизированные производственные системы выполняют такие операции, как обработка, сборка и проверка материалов, в разы быстрее и точнее, чем люди, и могут работать практически непрерывно.

Цели и Задачи Автоматизации Производства

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

• Сокращение времени изготовления, упаковки и 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.

Несмотря на то, что 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.

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.

Преимущества и недостатки автоматизации производства

Типы Автоматизации

Существует несколько типов автоматизации производственных процессов, каждый из которых имеет свои особенности и области применения:

1. Стационарная или фиксированная автоматизация: Этот тип автоматизации предполагает, что последовательность технологических операций фиксируется конфигурацией оборудования. Она характеризуется высокими первоначальными инвестициями, но и высокими темпами производства. Подходит для продукции, которая производится в больших объёмах.
2. Программируемая автоматизация: В этом случае машины могут выполнять множество задач путём изменения кода или программы. Она подходит для производства продукции партиями от нескольких десятков до нескольких тысяч единиц. Для каждой новой партии производственное оборудование должно быть перепрограммировано и изменено в соответствии с новыми требованиями. Примером программируемой автоматизации является станок с числовым программным управлением.
3. Гибкая автоматизация: Это совокупность оборудования с числовым программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и технологического оборудования, которые могут работать автоматически в течение заданного интервала времени. Она требует более высоких расходов времени для настройки, но считается эффективным и современным решением, так как машина может быть адаптирована к различным областям применения.

Выбирайте тот тип автоматизации, который наиболее соответствует вашему типу производства.

Другие Типы Автоматизации

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

• NC (Numerical Control): Это машины с числовым управлением - 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.
• IT (Информационные технологии): 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.
• FMS (Flexible Manufacturing System): Гибкие производственные системы 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.
• 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.
• Системы проектирования: Это программное обеспечение для решения прикладных задач (CAD, CAM, CAE и прочие). С помощью систем проектирования создают алгоритмы работы оборудования, прогнозируют качество и характеристики изделий, определяют наиболее рациональный способ их изготовления.
• CIM (Computer Integrated Manufacturing): Компьютер, интегрированный в производство, контролирует производственный комплекс через единый интерфейс, включая управление цехами, подготовку к производству, склады, логистику, систему сбыта и финансовое управление.

Уровни Автоматизации

Выделяют четыре степени автоматизации производства:

• Нулевая: Отсутствие роботов, технологического оборудования, программного обеспечения или иных средств автоматизации.
• Частичная: АТПП затрагивает конкретное оборудование или отдельные операции.
• Комплексная: Автоматизация определенного участка, цеха, линии, обеспечивающая автономное функционирование системы.
• Полная: Наивысший уровень автоматизации, при котором машинам передан полный цикл работ от проектирования до контроля качества.

Чаще на промышленных предприятиях реализованы проекты частичной или комплексной автоматизации.

Принципы Автоматизации

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.
2. Принцип гибкости: Подразумевает возможность замены, исключения или дополнения средств автоматизации в технологический процесс без ущерба для его эффективности.
3. Принцип завершенности: АТПП - цикличный процесс, который обеспечивает желаемый результат без промежуточного делегирования задач другим исполнителям или подразделениям.
4. Принцип комплексной интеграции: Качество автоматизации зависит от качества настройки производственных процессов, их синхронизации.
5. Принцип независимости: Суть - снижение количества сотрудников производства и степени влияния человеческого фактора на эффективность предприятия.

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.
• Автоматизированные линии: Востребованы в серийном производстве товаров, которые требуют поэтапной обработки. Линия состоит из станций (участков), через которые в некой последовательности проходит продукт.
• Роботизированная техника: Востребована крупными предприятиями и небольшими фирмами. Преимущества роботов: точность выполнения операций, высокая работоспособность, сокращение издержек, возможность перенастройки параметров, снижение влияния человеческого фактора.
• 1C:ERP: Программное обеспечение, которое объединяет бизнес-процессы в одном интерфейсе и облегчает взаимодействие руководства с сотрудниками.
• SCADA: Программный пакет для сбора, обработки, отображения, хранения информации об объекте мониторинга.

Как Внедрить Автоматизацию

Процесс внедрения автоматизации делят на пять этапов:

1. Определение целей.
2. Разработка стратегии.
3. Выбор оборудования.
4. Проектирование.
5. Поиск подрядчика.

После внедрения автоматизации предприятие сталкивается с двумя задачами: необходимость в плановом техническом обслуживании и защита системы от нежелательного воздействия.

Преимущества Автоматизации Производства

Главный аргумент в пользу внедрения автоматизированных систем на производстве - отказ от современных технологий сегодня гарантированно означает потерю доли рынка завтра. Автоматизация производственных процессов обычно сразу заметно повышает производительность труда, сокращает время между заказом клиента и доставкой продукта, а также позволяет выпускать продукцию, чётко соответствующую стандартам.

Преимущества автоматизации производственных процессов часто проявляются неожиданными и порой даже неосязаемыми способами, такими как повышение качества, увеличение продаж, улучшение трудовых отношений и улучшение имиджа компании. Компании, которые не занимаются автоматизацией, скорее всего, окажутся в невыгодном положении перед лицом клиентов, сотрудников и широкой общественности.

Рассмотрим ключевые преимущества автоматизации:

• Повышение производительности труда: За один час времени вы сможете произвести больше продукции.
• Снижение затрат на рабочую силу: Постоянно растущие затраты на рабочую силу всегда были головной болью промышленников.
• Решение проблемы нехватки рабочей силы: В некоторых отраслях наблюдается нехватка рабочей силы, и это стимулирует предприятия автоматизировать работу.
• Социальная ценность: Автоматизация рутинных утомительных операций имеет социальную ценность. Вы не тратите время и силы профессионалов на выполнение монотонной работы.
• Повышение безопасности: Когда вы переводите сотрудников с опасных производств на управление машинами, вы повышаете не только их комфорт, но и безопасность.
• Точность и стандартизация: Автоматизация не только приводит к более высоким производственным показателям, но и помогает выпускать продукцию, чётко соответствующую стандартам.
• Ускорение доставки: Автоматизация помогает сократить время, прошедшее между заказом клиента и доставкой продукта.
• Возможность выполнения сложных операций: Некоторые операции не могут быть выполнены без помощи машины, например, высокоточные вычисления и производство микро-деталей.

Примеры Успешной Автоматизации Производства

Предлагаем несколько кейсов, которые наглядно демонстрируют возможности АТПП:

• Производитель строительных материалов: Бельгийская компания ISOMO, поставляющая плиты из пенополистирола на европейский рынок, внедрила автоматизированную линию, оснащенную двумя роботами FANUC, что позволило сократить производственный процесс с трех до двух рабочих смен.
• Косметическая компания: Российское подразделение L`Oreal в Калужской области оснастило производственную линию дельта-роботом ABB IRB 360 FlexPicker, что повысило производительность линии в два раза.
• Пищевая промышленность: На производстве фирмы Peka Kroef роботы автоматически загружают восемь автоклавов, которые используют для приготовления картофельных продуктов, что позволило расширить ассортимент продукции из картофеля.

Влияние Автоматизации на Работу

Технологичность установок позволяет увеличить контроль за процессами производства и минимизировать влияние человеческого фактора. Проведение комплексного переоборудования с внедрением саморегулирующих агрегатов, а также комплексов управления позволяет облегчить работу персонала.

Главная тенденция - создание сквозной системы, которая включает не только конструкторские разработки и проекты, но и технологическое оснащение производственных цехов. Все это решается при помощи внедрения современного многофункционального оборудования, способного быть подконтрольным человеку и осуществляющего свой функционал в автоматическом режиме.