Автоматизація виробництва: що це, її плюси та мінуси

ЩО ТАКЕ АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА

Автоматизація виробництва - це процес впровадження технологій, машин, роботів, програмного забезпечення та інших інструментів для виконання виробничих операцій, які замінюють або мінімізують ручну працю у виробничих процесах. Її основна мета - підвищити ефективність, точність, швидкість та якість виробництва, а також знизити витрати та виробничі ризики

Приклад автоматизації виробництва – завантаження пристроїв-супутників роботом на верстат

Автоматизація виробництва передбачає впровадження спеціального обладнання, робототехніки, програмного забезпечення та систем управління, що дозволяють підвищити ефективність, продуктивність та якість продукції.

Дуже важливо, що автоматизація виробництва – це впровадження механізмів і електроніки до них. Вона також включає використання програмного забезпечення для управління виробничими процесами. Такі системи, як ERP (Enterprise Resource Planning – планування та управління підприємством), MES (Manufacturing Execution Systems – виробнича виконавча система), SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерське управління виробничими процесами) допомагають підприємствам контролювати та керувати всіма аспектами виробництва, від закупівлі сировини до доставки готової продукції. Це дозволяє не тільки підвищити ефективність, а й покращити якість продукції за рахунок більш точного контролю та аналізу даних.

Усе це – ключовий елемент сучасного промислового розвитку.

Для чого виробництву потрібна автоматизація

Автоматизація виробництва вирішує багато проблем, з якими стикаються сучасні підприємства та відкриває нові можливості для розвитку. Основні причини, навіщо вона потрібна промисловому виробництву, такі.

1. Підвищення продуктивності. Такі системи здатні працювати цілодобово без перерв на відпочинок, що значно підвищує продуктивність. Машини та роботи можуть виконувати завдання швидше та точніше, ніж людина, що дозволяє виробляти більше продукції за менший час.
2. Зниження витрат. Автоматизація допомагає скоротити витрати на робочу силу, оскільки багато завдань виконуються машинами. Відбувається оптимізація використання ресурсів (енергія, матеріали), що зменшує собівартість продукції. Також сприяє значному зменшенню кількості браку та відходів, оскільки мінімізує людські помилки.
3. Поліпшення якості продукції. Автоматизовані системи забезпечують високу точність та повторюваність угод, що призводить до покращення якості продукції. Машини здатні виконувати завдання із мінімальними відхиленнями, що знижує кількість браку. Використання точного обладнання дозволяє дотримуватись суворих стандартів виробництва.
4. Підвищення безпеки. Автоматизація допомагає знизити ризик травм та нещасних випадків на виробництві. Небезпечні та важкі роботи виконуються машинами. Також зменшується ризик професійних хвороб.

Автоматичний завантажувач деталей значно зменшує час присутності людини у небезпечній зоні верстата.

5. Гнучкість та адаптивність. Сучасні автоматизовані системи можуть бути переналаштовані для виконання різних завдань. Це дозволяє підприємствам швидко адаптуватися до змін на ринку та виробляти продукцію відповідно до поточних потреб. Цей аспект не може бути використаний в автоматах масового виробництва.

Гнучка система, яка може бути швидко переналаштована на виготовлення іншої продукції

6. Масштабованість виробництва. Автоматизовані системи просто адаптуються до збільшення обсягів виробництва. Це досягається додаванням паралельних ліній або, у деяких випадках, збільшенням продуктивності існуючих засобів. Виробництво стає більш гнучким та здатним швидко реагувати на потреби ринку.
7. Поліпшення управління та контролю. Системи автоматизації дозволяють збирати дані про виробничі процеси в режимі реального часу. Це допомагає керувати процесом лише на рівні начальника цеху. Ці дані можна використовуватиме аналізу, оптимізації процесів та прийняття стратегічних рішень вищим керівництвом підприємства.
8. Екологічна стійкість. Автоматизація виробництва може сприяти підвищенню екологічної стійкості. Сучасні системи часто більш енергоефективні та можуть знизити кількість відходів та викидів. Це особливо важливо в умовах дедалі більшого та більшого посилення екологічних норм.

Слід зазначити, що у більшості випадків неможливо вказати, що автоматизація призвела до покращення одного з показників (наприклад, якості деталей). Підприємство, що її впроваджує, тією чи іншою мірою отримує майже всі переваги, описані вище.

Види автоматизації виробництва

Автоматизація виробництва може бути класифікована за різними критеріями, такими як рівень складності, ступінь участі людини та сфера застосування. Основні її види включають такі позиції.

Наприклад, у таблиці відокремлені кольором ті осередки, які відповідають автоматизації при впровадженні верстата з ЧПК на підприємстві з універсальними механообробними верстатами.

Рівні автоматизації процесів виробництва

Як ми вже бачили із попередньої таблиці, автоматизація виробництва може бути класифікована за рівнем.

1. Часткова це лише окремі етапи виробничого процесу автоматизовані, інші виконуються людьми.
2. Комплексне охоплення всіх основних виробничих процесів, але деякі допоміжні операції (наприклад, обслуговування устаткування чи упаковка готової продукції) виконуються людьми.

Приклад комплексної автоматизації виробництва

3. Повне - це коли весь виробничий процес від початку до кінця виконується автоматизованими системами без участі людини. У цьому випадку до традиційних промислових робіт, верстатів з ЧПК, накопичувачів, штабелерів додаються інші системи підтримки життєдіяльності, наприклад загальна система стружкоприбирання, контроль периметра небезпечної зони та інші.

Принципи

Як і за будь-якої зміни технологічних процесів у виробництві автоматизація повинна проводитися системно з дотриманням низки принципів.

1. Узгодженість. Усі кроки в автоматизованому процесі мають бути скоординовані, а також з попередніми та наступними діями. За будь-якої неузгодженості виникають збої, що впливають на інші процеси.
2. Інтеграція. Процес, що автоматизується, необхідно вбудовувати в єдине середовище підприємства, при цьому на різних рівнях інтеграція має свої особливості.
3. Гнучкість. Цей принцип передбачає можливість оптимізації чи швидкої заміни будь-якого елемента без порушення загального процесу. Гнучкість необхідна для ефективного використання наявних ресурсів і перебудови роботи під завдання, що змінюються, без великих витрат.
4. Незалежність. Кожен процес може протікати самостійно, без зовнішньої участі людини та за мінімального контролю персоналу.

Плюси та мінуси автоматизації на виробництві

Ми вже відзначали вище переваги автоматизації виробництва, коли вказували для чого вона взагалі потрібна:

• Збільшення продуктивності – машини працюють швидше та безперервніше.
• Поліпшення якості – такі системи скорочують кількість браку.
• Зменшення витрат – скорочуються витрати на оплату праці та ресурси.
• Безпека – зниження ризику травмування працівників.
• Гнучкість – можливість швидкої адаптації змін ринку.

Незважаючи на численні переваги, автоматизація виробництва має свої недоліки, які можуть стати серйозними викликами для підприємств.

1. Високі початкові витрати . Впровадження автоматизації потребує значних інвестицій у обладнання, програмне забезпечення, інфраструктуру та навчання персоналу.
2. Складність інтеграції. Існуючі виробничі процеси можуть бути несумісними з новими автоматизованими системами, що потребує додаткових зусиль.
3. Необхідність кваліфікованого персоналу. Для обслуговування та керування автоматизованими системами потрібні висококваліфіковані спеціалісти.
4. Втрата "людського фактора". Автоматизація зменшує роль людини у виробництві, що може призвести до втрати творчого підходу та інтуїції, які є важливими для вирішення нестандартних завдань або роботи науково-дослідного підприємства.
5. Скорочення робочих місць низької кваліфікації. Автоматизація замінює низькокваліфікованих працівників, що вимагає підвищення кваліфікації до налагоджувачів або інженерів нижньої ланки.
6. Залежність від програмного забезпечення та технологій. Автоматизовані системи залежать від програмного забезпечення, яке може мати збої, віруси або кібератаки.
7. Обмежена гнучкість. Ті системи, які спочатку будувалися за принципом жорсткої автоматизації, що неспроможні бути готові до швидкої зміни продукції чи процесів.

Приклади автоматизації процесів виробництва

Згадуючи приклади таких сучасних виробництв, насамперед з'являється завод Tesla у Фрімонті, Каліфорнія. І хоча в результаті завод не зміг досягти абсолютної повної автоматизації, все одно її рівень досягає понад 90%. Роботи KUKA та Fanuc використовуються для зварювання та складання кузовів. Верстати з ЧПК використовують для обробки металевих панелей, що забезпечує високу точність. В результаті час збирання кузова скоротився на 30-40%. А також підвищилася міцність зварних швів та якість продукції.

Промислова автоматизація на заводі Tesla, Fremont

Автоматизація на металургійних підприємствах – ключовий чинник підвищення ефективності, якості продукції та конкурентоспроможності. Є інженерні консалтингові компанії, що спеціалізуються на допомозі щодо її впровадження на металургійних підприємствах. Одна з них – Unitechnik (Німеччина). У провідній загальній концепції вони підбирають та проектують багатоярусні склади, транспортні системи, технологію контролю та системи управління підприємством.

Автоматизація на металургійних підприємствах

Висновки

Автоматизація виробництва є потужним інструментом, що трансформує традиційні виробничі процеси, роблячи їх більш ефективними, точними та конкурентоспроможними. Вона охоплює широкий спектр технологій, включаючи верстати з ЧПК, промислові роботи та інтегровані системи управління. У цілому нині це є ключовим елементом сучасного промислового розвитку.

У той же час, впровадження автоматизації на підприємстві потребує ретельного планування, інвестицій та підготовки персоналу.