АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Автоматизация производственных процессов представляет собой внедрение различных технологий и систем, с целью улучшения эффективности и производительности предприятия. Эта тенденция улучшает технологические процессы, влияет на экономику, экологию, качество продукции. Сегодня, она играет важную роль в мире промышленности, является двигателем инноваций.

СОВРЕМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Производство пережило значительные изменения за десятилетия, что связано внедрением автоматизации. Вот несколько особенностей производства:

• Интеграция интернета вещей (IoT). Системы IoT позволяют умным машинам взаимодействовать между собой или с человеком. Это позволяет контролировать производство, собирать и анализировать данные в реальном времени, а также принимать решения на основе этих данных;
• Роботизация, автоматизация. Роботы, автоматизированные системы стали частью современного производства. Они способны выполнять задачи более точно, чем человек, работать в условиях, недоступных для человека, например, при высокой температуре, радиоактивной среде или близости опасных химических веществ;
• Цифровизация процессов. Цифровые технологии, например, 3D-печать, виртуальная реальность или искусственный интеллект, ускоряют проектирование, тестирование продукции, сокращая время между идеей и выпуском на рынок;
• Гибкость, кастомизация. Современное производство становится более гибким, что позволяет быстро переключаться между разными продуктами, адаптироваться к изменениям на рынке. Это достигается гибкими производственными линиями, массовой настройкой оборудования;
• Экологические аспекты. Производство уделяет внимание экологичности, долговечности. Автоматизация позволяет оптимизировать потребление ресурсов, снижать выбросы, уменьшать воздействие на окружающую среду.

Особенности производства применяются на практике в разных сферах, разными компаниями. Ниже приведены некоторые конкретные примеры того, как средства автоматизации воплощаются в реальном мире:
Интеграция Интернета вещей (IoT):

• Производство автомобилей. Автомобильные компании применяют IoT-датчики для мониторинга состояния оборудования на производственных линиях. Например, датчики могут отслеживать износ инструментов, предупреждать о необходимости замены, что повышает надежность производства, снижает риск простоя.

Роботизация:

• Производство электроники. В сборке электроники роботы применяются для точных и монотонных операций, таких как установка микрочипов на печатные платы. Компании, такие как Foxconn, активно используют роботизацию в производстве iPhone или другой электроники.

Цифровизация процессов:

• Производство одежды. Модные бренды используют 3D-принтеры для создания прототипов одежды/обуви. Это позволяет быстро разрабатывать новые дизайны, уменьшать количество отходов материалов.

Гибкость, настраиваемость:

• Пищевая промышленность. Некоторые пищевые компании внедряют гибкие средства автоматизации, которые могут быстро менять конфигурацию для производства разных продуктов. Это позволяет им адаптироваться к изменениям в спросе, разнообразить ассортимент.

Экологические аспекты:

• Производство энергии. В области производства электроэнергии солнечные и ветровые фермы применяются для снижения выбросов углекислого газа. Например, компания Tesla строит собственные заводы для производства солнечных панелей или аккумуляторов, чтобы сократить зависимость от источников энергии на основе углерода.

Эти примеры демонстрируют, средства автоматизации применяются в разных отраслях для оптимизации процессов. Это увеличивает эффективность, помогает компаниям быть более конкурентоспособными. А также уменьшать негативное воздействие на окружающую среду.

ЦЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

Автоматизация производственных процессов решает много целей для предприятий/организаций. Вот некоторые из основных целей автоматизации производственных процессов:

1. Повышение производительности. Основная цель автоматизации заключается в увеличении объемов производства, улучшении эффективности рабочих процессов. Автоматизация позволяет решать задачи быстрее или точнее, сокращая время, необходимое для этого;
2. Снижение затрат. Автоматизация может сократить производственные издержки, связанные с зарплатами, человеческим трудом. Роботы или автоматизированные системы могут работать круглосуточно без перерывов/отпусков, что снижает нужду в большом штате сотрудников;
3. Повышение качества продукции. Автоматизация позволяет стандартизировать процессы, уменьшить вероятность человеческих ошибок. Это ведет к улучшению качества конечной продукции и уменьшению брака;
4. Гибкость, масштабируемость. Автоматизированные системы могут легко настраиваться для выполнения разных задач. Это делает предприятия более гибкими, способными быстро реагировать на изменения в рыночных условиях или спросе на продукцию;
5. Улучшение условий труда. Автоматизация нужна для опасных, монотонных или тяжелых задач, что уменьшает риски для здоровья работников, повышает уровень безопасности на производстве;
6. Сокращение воздействия на окружающую среду. Многие автоматизированные системы более эффективно используют ресурсы, что снижает выбросы, потребление энергии. Это способствует более экологически устойчивому производству;
7. Сокращение времени на рынке. Внедрение технологий ускоряет проектирование, производство или внедрение новых продуктов. Это позволяет компаниям быстрее реагировать на изменения на рынке, выпускать новые продукты;
8. Улучшение управления, мониторинга. Позволяет собирать, анализировать большие объемы данных в реальном времени, что упрощает управление или мониторинг производственных процессов.

Эти цели автоматизации адаптируются и совершенствуются в зависимости от конкретных целей предприятия или отрасли. Рассмотрим примеры достижения целей при помощи средств автоматизации:

• Автоматизированное производство автомобилей:

a) Повышение производительности. Автоматизированные сборочные линии автомобилей позволяют быстро устанавливать детали, выполнять много операций, например, сварку или окраска, с высокой скоростью;
b) Снижение затрат. Роботы нужны для многих операций, что сокращает потребность в ручном труде, снижает расходы.

• Пищевая промышленность:

a) Повышение качества. Механизмы контроля качества могут выявлять дефекты и отклонения в продукции, что помогает предотвратить выпуск бракованных товаров.
b) Сокращение времени на рынке. Автоматизированные системы упаковки и маркировки позволяют снизить время от производства до поставки товаров в магазин.

• Автоматизированное производство фармацевтических продуктов:

a) Соблюдение стандартов регулирования. Автоматизация обеспечивает строгий контроль технологических процессов создания лекарств, что необходимо для соблюдения нормативов, гарантии безопасности пациентов;
b) Гибкость, настраиваемость. Автоматизированные системы помогают быстро изменять процессы производства для адаптации к новым формулам или медицинским требованиям.

• Автоматизированное производство в металлообрабатывающей промышленности:

a) Повышение безопасности работников. Роботы и автоматизированные системы применяются для опасных операций, например, резки или сварки, уменьшая риски для работников;
b) Снижение выбросов. Автоматизация позволяет оптимизировать использование материалов и энергии, что снижает воздействие на окружающую среду.

• Производство энергии:

a) Увеличение эффективности. Автоматизированные системы для мониторинга и управления работой энергетических установок позволяют оптимизировать производство и распределение энергии;
b) Использование возобновляемых источников энергии. Автоматизированные системы используются в солнечных/ветровых фермах для максимизации производства чистой энергии.
Эти примеры показывают, как автоматизация работает в разных отраслях для разнообразных целей. Она помогает повышать производительность, снижать затраты, улучшать качество изделий или уменьшать воздействие на окружающую среду.

ГДЕ ПРИМЕНЯЮТ АВТОМАТИЗАЦИЮ

Автоматизация применяется в различных сферах для различных целей. Рассмотрим, где автоматизация играет важную роль, для чего она нужна:
Производство:

• Повышение производительности. Сборочные линии и роботы используются для увеличения выпуска продукции;
• Снижение затрат. Помогает сократить расходы на рабочую силу и оптимизировать потребление ресурсов.

Транспорт, логистика:

• Оптимизация маршрутов. Системы управления логистикой помогают оптимизировать маршруты доставки, сократить расходы на топливо;
• Самоуправляемые автотранспортные средства. Беспилотные автомобили или дроны используются для автоматической доставки товаров.

Здравоохранение:

• Диагностика, лечение. Автоматизация используется в медицинских приборах или системах диагностики для быстрого анализа;
• Управление медицинскими записями. Электронные медицинские досье упрощают управление и доступ к медицинской информации.

Финансы, банковское дело:

• Электронные финансовые операции. Банковские системы автоматизации обеспечивают быстрые, безопасные финансовые транзакции;
• Управление инвестициями. Алгоритмические торговые системы, робо-советники используют автоматизацию для управления портфелями инвесторов.

Сельское хозяйство:

• Полевая робототехника. Сельскохозяйственные машины или дроны помогают в уборке урожая, мониторинге состояния посевов;
• Полив/удобрение. Системы автоматического полива или удобрения оптимизируют использование воды, других ресурсов.

Образование:

• Дистанционное обучение. Автоматизированные платформы или системы управления обучением облегчают дистанционное образование, оценивание студентов;
• Персонализированное обучение. Искусственный интеллект или аналитика используются для адаптации учебных программ к потребностям каждого студента.

Информационные технологии:

• Облачные вычисления. Автоматизация в облачных платформах обеспечивает масштабируемость и управление ресурсами;
• Кибербезопасность. Системы автоматического обнаружения и предотвращения атак помогают защищать информацию и данные.

Эти примеры показывают, как автоматизация применяется в разнообразных областях: производство, здравоохранение, финансы или образование, для достижения целей, таких как повышение эффективности, снижение затрат, улучшение качества, уровня безопасности.

ВИДЫ И ТИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

Автоматизация производства предполагает несколько методов. Они зависят от типа производства, его целей. Вот виды автоматизации технологического процесса:

• Автоматизированные производственные линии:

Это популярный вид автоматизации. Производственная линия состоит из различных станков, роботов и конвейеров, соединенных в цепочку для выполнения последовательных операций;
Пример: Автомобильная сборочная линия, где автоматизированные роботы устанавливают детали и выполняют сборку автомобиля.

• Роботизация:

Роботы применяются для различных задач, от сварки и покраски до упаковки и сортировки;
Пример: Промышленные роботы в производстве электроники, которые выполняют точные и монотонные операции.

• Автоматизированные системы управления:

Эти системы контролируют, регулируют процессы производства, используя сенсоры и данные в реальном времени;
Пример: Система автоматической регулировки температуры и влажности в печи для выпекания хлеба.

• Автоматизированные системы сбора данных, мониторинга:

Системы собирают информацию о состоянии оборудования и производственных процессов, что позволяет операторам принимать быстрые решения и оптимизировать производство;
Пример: Мониторинг энергопотребления и производительности на заводе для выявления эффективных улучшений.

• Автоматизация с использованием искусственного интеллекта (ИИ):

ИИ используется для анализа больших объемов данных, оптимизации производственных процессов, принятия автоматических решений;
Пример: Прогнозирование спроса при помощи алгоритмов машинного обучения.

• Автоматизация виртуального производства:

Виртуальные среды применяются в проектировании, тестировании и симуляции технологических процессов, или их физической реализации;
Пример: Использование виртуальных прототипов для оптимизации дизайна продукции.

• Автоматизация управления складом/логистикой:

Системы управления складом или логистикой используются для оптимизации хранения, перемещения, доставки товаров;
Пример: Автоматические складские роботы, управляемые с помощью системы автоматизации склада.
Эти виды автоматизации могут быть комбинированы и адаптированы в соответствии с конкретными потребностями предприятий/отраслей.

Автоматизированные системы управления (ASU, или на английском – Automated Control Systems) – это комплексное программно-аппаратное оборудование, предназначенное для контроля над различными процессами/системами в промышленности, транспорте, энергетике, или других сферах. Они позволяют мониторить, регулировать, оптимизировать работу оборудования или производственных процессов с минимальным участием человека. Для ASU важны следующие элементы:

1. Компоненты ASU:
Контроллеры. ASU обычно используют программируемые логические контроллеры (PLC), которые создают логику управления на основе заданных алгоритмов;
Сенсоры, измерительные устройства. Датчики собирают данные о состоянии оборудования и процессов, такие как температура, давление, уровень и другие параметры;
Интерфейсы взаимодействия. Операторские панели (HMI), компьютеры обеспечивают возможность мониторинга или управления системой.

2. Контроль и регулирование:
ASU выполняет контроль, регулирование параметров системы в соответствии с заданными критериями/алгоритмами. Это может включать в себя регулирование температуры, давления, скорости движения или других параметров.

3. Сбор, обработка данных:
Сенсоры/датчики собирают данные в реальном времени. ASU обрабатывает и анализирует эту информацию для принятия решений.

4. Контроль безопасности:
ASU может включать системы безопасности, которые мониторят состояние оборудования и защищают от чрезывайных ситуаций.

5. Интеграция интернета вещей (IoT):
Многие современные ASU интегрируют IoT и сети для мониторинга/управления удаленными объектами, системами.

6. Системы визуализации и отчетности:
ASU обычно включает интерфейсы для визуализации данных и формирования отчетов для операторов и инженеров.

Пример применения ASU: в электростанциях ASU может контролировать и регулировать работу генераторов и оборудования, мониторить энергопотребление, детектировать неисправности и автоматически переключать систему на резервное питание при необходимости. В производстве ASU может управлять сборочными линиями, контролировать качество продукции, оптимизировать использование сырья/ресурсов. ASU имеют значение для стабильности, эффективности различных систем/процессов. Эти системы позволяют сократить человеческий фактор, повысить точность, улучшить безопасность и экономить ресурсы.

Для автоматизации различных производственных процессов используется разнообразное оборудование, которое может быть специализированным для конкретной отрасли или задачи. Вот средства автоматизации:

• Промышленные роботы. Это манипуляторы, которые могут выполнять разные задачи, например, сборка, сварка, покраска, подача материалов. Средства автоматизации обычно оснащаются датчиками, программным обеспечением для точной работы;
• Системы конвейеров. Конвейеры нужны для перемещения материалов или предметов от одной точки к другой в автоматизированных производственных линиях;
• Автоматизированные станки или оборудование. Это включает станки с числовым программным управлением (ЧПУ), станки для обработки металла, 3D-принтеры или другие машины, которые могут выполнять операции. Например, фрезеровку, токарную обработку, лазерную резку или другие;
• Сенсоры и системы мониторинга. Датчики, например, камеры, ультразвуковые датчики, датчики давления и другие, нужны для сбора данных о состоянии оборудования и окружающей среды. Средства автоматизации нужны для контроля технологических процессов и гарантии безопасности;
• Системы управления и автоматизации. PLC (программируемые логические контроллеры), SCADA (системы мониторинга и управления), ПО для автоматизации и управления предприятием (MES) используются для программирования, управления автоматизированными системами;
• Роботизированные системы сбора и упаковки. Эти системы нужны в производстве и логистике для сбора, упаковки и паллетирования продукции. Они оснащаются роботами, манипуляторами и системами видеоконтроля;
• Интеграция Интернета вещей (IoT). Умные устройства/сенсоры связываются через интернет вещей для мониторинга за различными аспектами производства, включая температуру, влажность, энергопотребление или другие параметры;

Алгоритмы и программное обеспечение машинного обучения. Эти технологии используются для анализа данных, оптимизации технологических процессов, предсказания отказов оборудования, управления роботами/автоматизированными системами.
Это лишь небольшой список оборудования/технологий, используемых для автоматизации. Пользуясь ими, вы увеличите продуктивность производства, снизите расходы, а также откроете новые возможности.