Современное общество, в частности, производственные компании постоянно стремятся улучшить и повысить показатели качества предлагаемых товаров и услуг. Если раньше активно привлекался человеческий труд, то сегодня на большинство компаний отдают предпочтение робототехнике. Такой подход во многом более привлекателен для руководства и на это есть множество причин. Поэтому рассмотрим определение и понятие автоматизации процессов производства: что это такое, для чего нужно, какие средства и системы используются, а также популярные примеры программ и технологий, которые применяют на промышленных предприятиях.
Цели
Внедрение в работу организации специального технического оборудования, а также обеспечение обслуживания влечет за собой финансовые и трудовые затраты. Однако именно благодаря установке такого оснащения удается добиться следующих результатов:
- освобождение работников от тяжелой физической нагрузки;
- снижение объемов бракованной продукции, которая появляется из-за человеческого фактора (ошибок);
- повышение качества товара и расширение ассортимента, что, в свою очередь, привлекает поток новых клиентов;
- увеличение производительности труда, а именно производство большего объема товаров за меньшие сроки;
- уменьшение численности персонала и, соответственно, снижение затрат на выплату зарплаты.
В итоге предприятие сможет достичь своей главной цели увеличение прибыли. Однако даже при таком подходе важно выделить недостатки:
- технологическая безработица;
- необходимость в найме высококвалифицированных кадров или обучение действующих работников;
- повышение степени риска взлома системы;
- нужда в постоянном обеспечении электроснабжения.
Несмотря на строгие требования, необходимо отметить, что плюсы оказываются гораздо весомее минусов.
Функции, структура
В результате исследования технологических и рабочих этапов выявлена необходимость дополнительной сети обмена информацией, которая выстраивается по иерархичности. Таким образом, можно выделить несколько уровней автоматизации производства:
- нулевой, то есть участие работников полностью исключено при осуществлении привычных маневров;
- автоматизирование цикла не требует присутствия сотрудника при прохождении холостого хода на отдельно взятых аппаратах;
- предполагает транспортировку, контроль над машинами;
- затрагивает все производственные этапы от наиболее примитивных и до завершения испытаний/отгрузки изделий.
Процесс комплексной автоматизации предполагает прохождение всех уровней, от самого начального. Такая особенность объясняется сложным техническим оснащением и необходимостью внесения капитала. При этом обновление будет эффективно только при условии разработки объемной программы выпуска товаров.
Система, технологии и организация полностью автоматизированного производства: что это
При планировании обновления требуется учесть все существующие нюансы. Это нужно для сокращения подготовки и уменьшения затрат. Так основными закономерностями считаются:
- автоматизируемые этапы согласуются между собой;
- проведение всех шагов проходят с минимумом перерывов;
- обеспечение ритмичности;
- параллельный запуск нескольких операций.
Далее следует фаза определения, какие именно действия подлежат автоматизации. Как правило, это производственные, управленческие или планировочные, которые основываются на применении программ для сбора данных, а также прогнозировании. Программное обеспечение основано на заданных параметрах, что позволяет анализировать полученные сведения и достигнуть желаемого результата.
Управленческие манипуляции меньше всего подвержены корректировке, что объясняется принципом принятия решений, то есть на объективных данных и интуиции персонала.
Типы
Автоматизация производственных процессов и производств на предприятиях – это глобальное замещение человеческого труда разными видами машин и робототехникой, которое распространено в различных направлениях. При этом может использоваться спецоборудование — от примитивного и до сложного программно-технического комплекса.
Машины с числовым управлением (NC)
Это станки, запрограммированные на выполнение определенных задач. С ними операции выполняются под контролем электроники, а необходимость вмешательства работников минимизирована и требуется только для корректировки или обслуживания оборудования, установки или принятия заготовок. Такие операции выполняются одним сотрудником, который одновременно обслуживает сразу несколько установок.
Машины работают автономно, но производят изделия наивысшего качества. Все элементы точно обрабатываются в установленные сроки. Если сравнить их с трудом человека, то в них отсутствует фактор усталости, а также они помогают четко спрогнозировать производительность.
Важно выделить понятие гибкости, то есть возможность изменения программ, которые хранятся и переустанавливаются при необходимости.
Роботы
Роботизация становится все более популярной: машины выполняют сложные операции, а круг их возможных задач довольно широк — от погрузки тяжелых или опасных изделий до упаковочной, сварочной или отделочной деятельности.
Техника может отличаться по типу, функционалу и размерам. Существуют аппараты, требующие обязательного управления человеком, или следующие программе. Однако второй вариант также требует присутствия рабочих, которые обязаны своевременно корректировать выполнение операций. Самостоятельной является автономная робототехника, выполняющая каждый шаг по алгоритму. Это позволяет полностью автоматизировать отдельные участки конвейера и исключить необходимость использования человеческого ресурса.
Инфотехнологии (IT)
Здесь требуется компьютерное оснащение, которые охватывает сферу интеллектуального труда и нацелено на работу с информацией (создание, получение, хранение или иная обработка). В современном обществе компьютеры завоевывают все более новые позиции, давая возможность убрать из должностных обязанностей рутинную и мыслительную деятельность. При этом скорость функционирования в значительной степени повышает производительность и снижает вероятность ошибок.
Автоматизированное проектирование
В этом пункте подразумевается ПО, предназначенное для конкретных направлений — CAD/CAM/CAE. Каждые помогают урегулировать отдельные задачи на определенных этапах с учетом подбора наиболее подходящего варианта. Такой тип помогает выполнять сложные детали с сокращением рабочего цикла.
Также прикладное программирование позволяет создавать новые алгоритмы для станков с возможностью прогнозирования.
Благодаря такому подходу можно повысить качество продукции со снижением себестоимости.
Гибкие FMS
Такие системы автоматизации производственных процессов и управления производством разработаны для выполнения целого цикла в условиях постоянно меняющейся среды. Своевременная реакция на новые обстоятельства дает возможность адаптации. Например, при изменении очередности действий возможна корректировка дизайна или упрощения сборки деталей.
При этом метод нельзя назвать бюджетным, так как он требует дорогостоящего оборудования с последующей установкой, найма квалифицированного персонала. Высокая стоимость компенсируется надежностью и иными плюсами (повышение производительности и последующее уменьшение себестоимости).
Гибкость позволяет исключить риск простоя из-за сбоя с эффективным использованием рабочего времени, то есть изготовление изделий продолжается в период ремонта.
Системы компьютерного интегрирования (CIM)
Методика предполагает использование специализированной программы как для управленческих действий, так и для принятия решений. При этом происходит обмен данных между собой и центром, что в итоге ведет к созданию общей базы. Это, в свою очередь, дает возможность наблюдения за выделенными сегментами.
Метод предназначен для:
- проектирования, планирования и подготовительных действий перед началом производства;
- управление различными участками, складскими помещениями и транспортной линией;
- контролирование выпускаемой продукции;
- регулировка сбыта;
- финансовое распределение.
CIM позволяет охватить всю производственную линейку, при этом все шаги ускоряются, а трудозатраты работников и вероятность ошибок снижаются.
Основные элементы
Современные системы состоят из:
- роботизированной техники или целых комплексов, которую внедряют в центр промышленного процесса;
- оценки качества и проектирования;
- автосистема для складов и управления ими;
- гибкие структуры для надзора за перемещением отдельных элементов.
Где применяется
Система получила наибольшее распространение в организациях, где важно повысить продуктивность и уменьшить необходимость в человеческом ресурсе и одновременно обеспечить комфорт. Тем не менее ручная работа даже в 21 веке высоко оценивается.
На сегодняшний день усовершенствованы различные сферы:
- производство;
- узкоспециализированное обучение;
- создание проекта, плана;
- бизнес.
Разработка систем полной автоматизации процессов на промышленных предприятиях
Внедрение позволяет повысить эффективность управления и механизмов промобъекта. Сначала надо разработать техническое задание, а также произвести аудит с целью поиска наилучших решений по доступным ресурсам и возможностям. Далее потребуется подключение аппаратуры и настройка. Самый простой проект выглядит так:
- карта расстановки аппаратов;
- чертеж схем для автоконтроля, регулировки и питания;
- прогноз доходов и расходов;
- описание техпостановлений;
- заявка на предоставление техники в случае нехватки;
- расчет возможной прибыли.
Внедрение
Основная цель — повышение результативности и комфорта для сотрудников. Такие шаги позволяют повысить конкурентоспособность. Возможно несколько способов автоматизации производственных процессов:
- частичная — затрагивает некоторую часть аппаратуры, выполняющую манипуляции сложные для человека;
- комплексная — получает целиком цепочку в цеху, отвечающую за определенное изделие;
- полная — переведение контроля и управления на технику во всех сферах производства, а яркий пример — условия труда неприемлемы для работников.
Оборудование
Для полного или даже частичного перехода к автоматизированной системе необходимо использовать специализированные аппараты:
- пусковые элементы;
- регулирующие щиты;
- сигнализация и защитное устройство;
- контроллеры и выключатели;
- программное обеспечение.
При внедрении инженерам необходимо определить наилучшее местоположение для приборов, пультов управления и щитов.
Поиск подрядчика
Для достижения лучшего результата рекомендуется обращаться за помощью к специалистам. При этом важно предоставить список требований к будущему проекту. Рекомендуется запросить концепты с оценкой предстоящих затрат. Если обе стороны не имеют сомнений, то заключается договор.
Виды и средства для комплексной автоматизации процессов на промышленного производства
В результате постоянного роста спроса и предложения, автоматизирование становится наилучшим решением со стороны руководства, однако это требует внедрения нового довольно дорогого и сложного оборудования и ПО для отдельных шагов или всей линейки. Благодаря совершенствованию удается улучшить производительность, при этом добившись существенной экономии. Каждый шаг, включая транспортировку и надзор за качеством, предполагает установку спецоборудования, которое находится под полным контролированием программ и режимов, объединенных в единую и взаимосвязанную цепочку.
В зависимости от ожиданий выделяется несколько вариантов, что и как можно автоматизировать, поэтому рассмотрим более подробно роль, метод и степень автоматизации, а также выясним, что дает контроль производства.
Программно-аппаратные установки
Это система запрограммированного оборудования, предназначенного для параллельного исполнения задач. Основной целью его внедрения является повышение рентабельности производственных процессов, а также сокращение объема оборотных средств.
Администрирование выполняется через интернет-браузер, что в значительной степени сокращает стоимость обслуживания. Еще одним плюсом станет оснащение автоматическим контролем и автовосстановлением работоспособности при обнаружении ошибок.
Автоматизированные линии
Широко применяются для массового выпуска товаров, требующих поэтапной обработки. Вся линейка разделена на станции, которые соединяются между собой для доставки деталей на следующий шаг согласно установленной последовательности. Оператор только контролирует работу, а другие рабочие загружают заготовки или снимают их в конце.
По виду транспортировки выделяют следующие типы: сквозная, боковая, комбинированная и другие.
По способу связи: жесткая и гибкая.
Учитывая различные принципы и степень автоматизации производства, каждый завод может подобрать наиболее удобный вариант в зависимости от сферы деятельности.
Робототехника
На сегодняшний день роботы используются как для крупных предприятий, так и для небольших предприятий. Среди плюсов выделяют:
- гарантия качества;
- высокая работоспособность;
- сокращение издержек;
- программируемость и перенастройка;
- исключение человеческого фактора.
Высокотехнологичное оборудование получило распространение в погрузочно-разгрузочных работах, при обработке, сборке и контроле продукции.
1C:ERP
Программное обеспечение соединяет в единое целое все бизнес-процессы, чтобы точно управлять каждым шагом. Подойдет для внедрения на предприятиях различного уровня.
Благодаря этому инструменту выполняются такие задачи, как:
- анализ эффективности деятельности;
- отслеживание изменение;
- планирование (тактическое, стратегическое или оперативное);
- проверка на сбалансированность и корректность.
Продукт дает возможность без лишних сложностей управлять машинным производством, при этом детализировать отдельные операции. На верхней ступени управления производится координация цехов и подразделений, на нижней — контроль работоспособности оборудование и отслеживание выполнения заданий. Также есть пункты, предусматривающие техническое обслуживание, кадровое дело, финансовый анализ и т.д.
SCADA
Необходим для функционирования инфодатчиков, отслеживающих работу приборов при выполнении задач:
- корректировка показателей оператором или автономно;
- хранение информации на серверах;
- отслеживание динамики;
- создание отчетов и группировка анализов с дальнейшим перенаправлением руководству.
Направление команд и получение сведений — основное назначение. Оно осуществляется вне зависимости от установленного оборудования и расстояния между ним и приемником. Однако для корректного взаимодействия потребуется большое количество кабелей, обеспечивающих скоростную деятельность. Однако такой минус полностью устраняется в случае интеграции микропроцессора в контроллер.
Заключение
Автоматика и автоматизация производственных линий и процессов набирает популярность и востребована в различных сферах деятельности. Руководство разных компаний для развития своего бизнеса все чаще использует современный системный подход, что позволяет оперативно реагировать на изменения рынка, а также отслеживать результаты проведенной работы. Существующее разнообразие программ и методов дает возможность подобрать наиболее подходящий способ реализации с учетом существующих потребностей, что в итоге влечет за собой рост прибыли.
