Виды, типы, уровни и этапы автоматизации производства

Цель автоматизации производства — внедрение технологий и систем, которые снижают участие человека и повышают эффективность производства.

Цели и задачи автоматизации производства

Цель автоматизации производства — внедрение технологий и систем, которые снижают участие человека и повышают эффективность производства.

1. Сокращение времени

Внедрение автоматизации позволяет ускорить производственные процессы, минимизируя время, необходимое для выполнения отдельных операций. Это достигается:

  • Уменьшением времени настройки оборудования: Автоматизированные системы могут быстро переключаться между задачами.
  • Ускорением процессов: Машины работают быстрее, стабильнее, чем человек.
  • Параллельному выполнению производственных задач: Автоматизация даёт возможность выполнять несколько операций одновременно.

2. Снижение стоимости труда сотрудников

Замена ручного труда на машинный ведет к снижению затрат на заработную плату и связанные с ней расходы:

  • Уменьшение количества ошибок: Машины более точны и не подвержены человеческому фактору.
  • Сокращение брака: Благодаря высокому качеству операций уменьшается количество бракованных изделий.
  • Оптимизация рабочей силы: Персонал может быть перенаправлен на более сложные и творческие задачи.

3. Сокращение расходов на сырье

Автоматизированное управление технологическими процессами позволяет более рационально использовать материалы:

  • Минимизация отходов: Точность машин снижает количество брака и отходов.
  • Эффективное использование ресурсов: Автоматизация обеспечивает оптимальное расходование материалов.

4. Защита специалистов на вредных производствах

Автоматизация улучшает условия труда, снижая риски для здоровья работников:

  • Исключение человека из опасных зон: Роботы и машины могут работать в условиях, опасных для человека.
  • Снижение риска производственного травматизма: Автоматизированные системы предотвращают несчастные случаи на рабочем месте.

5. Быстрая реализация сложных технических задач

Сложные и высокоточные операции становятся выполнимыми благодаря автоматизации:

  • Выполнение сложных процессов: Автоматизированное оборудование может выполнять задачи, которые невозможно или очень сложно выполнить вручную.
  • Повышение точности и качества: Машины обеспечивают высокую точность, что критично для некоторых производств.

6. Увеличение выработки продукции и расширение ассортимента

Внедрение автоматизации в процесс производства позволяет значительно увеличить объёмы выпускаемой продукции и предложить потребителям более широкий ассортимент товаров.

  • Масштабирование производства: Быстрая настройка на новые виды продукции и изменение объемов выпуска.
  • Гибкость в изменении ассортимента: Возможность быстро адаптироваться к меняющимся требованиям рынка.

7. Автоматизация и оптимизация производственных процессов

Интеграция технологических процессов производства в единую автоматизированную систему приводит к повышению общей продуктивности:

  • Повышение эффективности: Автоматизация устраняет лишние операции и упрощает процессы.
  • Оптимизация управления: Оперативный и объективный контроль и аналитика производственных данных для принятия решений.

Эти цели и задачи автоматизации производства являются ключевыми для улучшения эффективности, снижения затрат и увеличения конкурентоспособности предприятия на рынке.

Ответ на любой вопрос

Задать вопрос

Сферы применения

Автоматизация производства актуальна для многих отраслей:

  • В сельском хозяйстве автоматизация помогает в управлении посевами, уборке урожая и переработке продукции.
  • Металлургия использует автоматизированные системы для контроля плавки, литья и ковки металлов.
  • В тяжелой промышленности автоматизация управляет процессами, требующими высокой точности и мощности.
  • Машиностроение внедряет автоматизированные линии для сборки и тестирования оборудования.
  • Торговля применяет автоматизацию для управления запасами и логистики.
  • В медицине автоматизация используется для диагностики и анализа данных.
  • Горнодобывающая промышленность внедряет автоматические системы для добычи и транспортировки ресурсов.
  • Сварочное и пищевое производство также активно используют автоматизированные процессы для повышения эффективности и безопасности.

Виды автоматизации производства

Стоимость автоматизации зависит от множества факторов: от размера вашего бизнеса до выбранных решений. Для малого бизнеса есть доступные облачные сервисы с подпиской, которые не требуют больших начальных инвестиций. Для средних и крупных предприятий могут потребоваться более дорогие индивидуальные решения. В любом случае, автоматизация должна рассматриваться как инвестиция в будущее, которая в долгосрочной перспективе сэкономит время и деньги.

Как измерить эффективность автоматизации

Различают несколько видов автоматизация промышленного производства может быть.

Фиксированная автоматизация

Фиксированная автоматизация характеризуется высокоспециализированным оборудованием, разработанным для выполнения определённого набора задач или производства однотипной продукции. Она подходит для массового производства, где объемы выпускаемой продукциибольшие и изменения в процессе выпуска минимальны.

Примеры фиксированной автоматизации:

  • Сборочные линии автомобилей, где каждый робот выполняет конкретное действие.
  • Транспортные системы, перемещающие детали на определённом этапе производства.
  • Автоматические станки для штамповки или прессования, настроенные на изготовление одной детали.

Программируемая автоматизация

Программируемая автоматизация подразумевает использование оборудования, которое можно быстро перенастроить на выполнение различных задач. Это позволяет производить разнообразные продукты малыми партиями и легко адаптироваться к изменениям в производственных требованиях.

Примеры программированной автоматизации:

  • Роботы-манипуляторы с возможностью перепрограммирования для разных задач.
  • Станки с числовым программным управлением (ЧПУ), которые можно настроить на изготовление различных деталей.
  • Принтеры для печати этикеток, где можно изменять информацию в зависимости от партии продукции.

Гибкая автоматизация

Гибкая автоматизация сочетает преимущества фиксированной и программированной автоматизации, обеспечивая высокую производительность и гибкость. В гибких автоматизированных системах оборудование можно быстро перенастроить для выполнения различных задач, не тратя много времени и ресурсов на перенастройку.

Примеры гибкой автоматизации:

  • Гибкие производственные системы (FMS), которые включают в себя несколько станков с ЧПУ, роботов и автоматизированных систем хранения и транспортировки, работающих в координации.
  • Автоматические линии сборки, которые можно быстро перестроить для нового продукта или изменения в дизайне существующего.
  • Системы автоматической смены инструментов на станках, позволяющие выполнять различные операции обработки без ручного вмешательства.

Каждый вид автоматизации занимает своё место в производственной стратегии компании. Выбор зависит от потребностей бизнеса и объёма производства.

Типы автоматизации

1. Машины с числовым управлением (NC)

Машины с числовым управлением (Numerical Control, NC) управляются автоматически с помощью программ, записанных на носителях информации. Эти программы содержат инструкции и параметры, которые машина использует для выполнения определенных операций, таких как резка, сверление или фрезерование.

Особенности:

  • Управление системой осуществляется с помощью панели оператора или путём ввода данных с магнитных носителей.
  • Обеспечивает повышение точности и сокращение времени на изготовление деталей.
  • Используется в массовом и серийном производстве.

2. Информационные технологии (IT)

Информационные технологии играют ключевую роль в автоматизации производства, обеспечивая сбор, обработку, хранение и передачу данных. IT-системы позволяют управлять производственными процессами, оптимизировать логистику, управлять запасами и обеспечивать связь между различными подразделениями предприятия.

Особенности:

  • Использование программного обеспечения для планирования ресурсов предприятия (ERP).
  • Применение систем управления базами данных (DBMS).
  • Интеграция с другими видами автоматизации для обмена данными и управления процессами.

3. Гибкие производственные системы (FMS)

Гибкие производственные системы (Flexible Manufacturing Systems, FMS) представляют собой комплекс автоматизированного оборудования, которое может быть быстро перенастроено для изготовления различных изделий. FMS обычно включают в себя несколько станков с ЧПУ, роботов и системы автоматической подачи и хранения деталей.

Особенности:

  • Высокая гибкость и способность адаптироваться к изменениям в производственном процессе.
  • Повышение эффективности за счет сокращения времени переналадки.
  • Интеграция с IT-системами для управления производством и логистикой.

4. Роботы

Промышленные роботы автоматизируют монотонные, опасные или сложные операции, такие как сварка, покраска, сборка, упаковка и обработка материалов. Роботы могут быть оборудованы разнообразными исполнительными механизмами и инструментами, что делает их очень универсальными.

Особенности:

  • Повышение производительности и качества изготовления.
  • Снижение риска травматизма и улучшение условий труда.
  • Возможность работы в экстремальных условиях, недоступных для человека.

5. Системы автоматизированного проектирования (CAD)

Системы автоматизированного проектирования (Computer-Aided Design, CAD) используются для создания и модификации проектов изделий с помощью компьютерных технологий. CAD значительно ускоряет процесс проектирования и позволяет проводить комплексные инженерные анализы.

Особенности:

  • Трехмерное моделирование изделий.
  • Автоматическое создание рабочих чертежей и документации.
  • Интеграция с CAM (Computer-Aided Manufacturing) для автоматизации производственных процессов.

6. Системы компьютерного интегрирования (CIM)

Системы компьютерного интегрирования (Computer-Integrated Manufacturing, CIM) представляют собой интеграцию всех производственных процессов и операций в единую компьютеризированную систему. CIM позволяет автоматизировать планирование, управление, контроль и анализ всех аспектов производства.

Особенности:

  • Обеспечение непрерывности производственного процесса.
  • Улучшение координации между отделами и подразделениями.
  • Оптимизация использования ресурсов и снижение затрат.

7. Оборудование с числовым управлением (ЧПУ)

Оборудование с числовым программным управлением (Computer Numerical Control, ЧПУ) – это эволюция машин NC, которые управляются непосредственно с помощью компьютера. ЧПУ позволяет программировать сложные операции обработки и выполнять их с высокой точностью и повторяемостью.

Особенности:

  • Возможность быстрой перенастройки на различные виды обработки.
  • Высокая точность и качество изготовления деталей.
  • Интеграция с CAD/CAM системами для автоматизации процесса от проектирования до производства.

Эти виды автоматизации служат основой для создания современных и высокоэффективных производственных систем, которые могут соответствовать постоянно возрастающим требованиям рынка.

Уровни автоматизации производства

Уровни автоматизации производства демонстрируют, насколько активно человек участвует в процессе производства и насколько широко применяются автоматизированные системы для решения задач. Рассмотрим каждый уровень подробнее:

Нулевая автоматизация

На этом уровне все производственные процессы выполняются вручную, без использования автоматизированных систем и машин. Работники используют ручные инструменты и выполняют все операции самостоятельно.

  • Трудоемкость: Процессы требуют значительного количества ручного труда.
  • Гибкость: Высокая гибкость в изменении процессов, так как нет зависимости от оборудования.
  • Производительность: Низкая производительность и высокая вероятность ошибок из-за человеческого фактора.

Частичная автоматизация

Частичная автоматизация подразумевает, что некоторые операции на производстве автоматизированы, но все еще требуется участие операторов для контроля и управления процессами.

  • Совместная работа: Работники управляют и контролируют автоматизированные машины и системы.
  • Улучшение качества: Снижение количества ошибок и повышение качества продукции за счет автоматизации определенных этапов.
  • Производительность: Увеличение производительности по сравнению с полностью ручным производством.

Комплексная автоматизация

На этом уровне большая часть процессов автоматизирована, и человек выполняет скорее надзорные и контрольные функции, чем непосредственное участие в каждом этапе производства.

  • Интеграция систем: Производственные системы интегрированы и автоматизированы, но требуют человеческого вмешательства для решения сложных задач или внесения корректировок.
  • Эффективность: Значительное повышение эффективности и снижение затрат на труд.
  • Контроль: Работники занимаются управлением производственными системами и обеспечением их бесперебойной работы.

Полная автоматизация

Полная автоматизация означает, что все производственные процессы от начала до конца выполняются автоматически, без необходимости прямого человеческого вмешательства.

  • Независимость: Производственные линии работают автономно, и человек не участвует в непосредственном выполнении операций.
  • Мониторинг: Работники могут выполнять мониторинг и управление системами с помощью компьютерных интерфейсов.
  • Непрерывность: Системы могут работать круглосуточно, увеличивая объемы производства и снижая операционные расходы.

Каждый из уровней автоматизации подходит для разных производств и выбирается в зависимости от специфики и целей предприятия, а также доступных ресурсов для внедрения систем.

5 этапов автоматизации производства

Процесс автоматизации включает в себя следующие этапы:

1. Определение целей

Первый и самый важный этап — это определение конкретных целей, которые надо достичь с помощью автоматизации. Это может включать в себя:

  • Увеличение производительности: Сокращение времени на производственные циклы.
  • Повышение качества: Минимизация ошибок и дефектов продукции.
  • Снижение затрат: Оптимизация использования ресурсов и сокращение расходов на рабочую силу.
  • Гибкость производства: Способность быстро адаптироваться к изменениям в спросе и внедрение новых продуктов.
  • Улучшение условий труда: Минимизация ручного труда, особенно в тяжелых и опасных условиях.

2. Разработка стратегии

После того как цели определены, следующим шагом является разработка стратегии автоматизации. Это включает в себя:

  • Анализ текущего производственного процесса: Выявление узких мест и потенциальных областей для улучшения.
  • Выбор процессов для автоматизации: Определение, какие операции могут быть автоматизированы для достижения желаемого эффекта.
  • Планирование: Создание плана реализации с учетом временных рамок и бюджета.
  • Разработка плана внедрения: Определение последовательности действий для поэтапного внедрения автоматизации.

3. Выбор оборудования

На этом этапе происходит подбор и приобретение необходимого оборудования и программного обеспечения:

  • Исследование рынка: Оценка доступных технологий и поставщиков.
  • Сравнение предложений: Анализ цены, качества, функциональности и поддержки.
  • Тестирование: Проведение тестов и демонстраций для оценки подходящего оборудования.
  • Закупка: Покупка оборудования, которое соответствует производству и бюджету.

4. Проектирование

На этапе проектирования создается детальный план расположения оборудования и интеграции систем:

  • Разработка технического задания: Описание требований к системе автоматизации.
  • Создание проекта системы: Определение компоновки оборудования и инфраструктуры.
  • Интеграция с существующими системами: Планирование взаимодействия новых и текущих производственных процессов.
  • Разработка программного обеспечения: При необходимости, создание или настройка ПО для управления автоматизированными процессами.

5. Поиск подрядчика

Последний этап — выбор подрядчика или партнера для реализации проекта автоматизации:

  • Подбор подрядчика: Выбор компании с необходимым опытом и квалификацией.
  • Оценка предложений: Сравнение предложений подрядчиков по стоимости, срокам и предлагаемым услугам.
  • Переговоры: Обсуждение условий контракта, гарантий и послепродажного обслуживания.
  • Заключение договора: Подписание контракта с выбранным подрядчиком для начала работы над проектом.

Каждый из этих этапов требует тщательного планирования и координации, чтобы обеспечить успешную автоматизацию производственных процессов и достижение поставленных целей.

Автоматизация производства предоставляет вашему бизнесу уникальные возможности для повышения конкурентоспособности и эффективности. Если вы готовы принять этот вызов и преобразовать своё производство, мы в ИTeX будем рады помочь вам на каждом этапе этого пути.

Вместе мы сможем достичь замечательных результатов и вывести ваш бизнес на новую высоту! 

Топанов Павел

Автор статьи: Топанов Павел Васильевич

Ведущий инженер-программист, архитектор системы

Бесплатная консультация

Бесплатная консультация

Введите номер телефона и мы Вам перезвоним и ответим на все вопросы

Задать вопрос

Задайте вопрос

И мы ответим на него в ближайшее время

Начнем работать

Расскажите о вашем бизнесе

и мы его преобразуем

============================

или позвоните по телефону

+7 (921) 930-07-85