Автоматизация производства

1. Что значит автоматизация производства
2. Где применяют автоматизированные решения
3. Сферы применения
4. Принципы автоматизации
5. Цели автоматизации
6. Виды автоматизации
7. Основные элементы
8. Уровни автоматизации
9. Преимущества автоматизации
10. Этапы внедрения автоматизированных решений
11. Возможности Adeptik APS
12. Примеры успешной автоматизации

В условиях современного рынка предприятиям необходимы инновационные инструменты для автоматизации производства, позволяющие решить задачи повышения гибкости, эффективности и конкурентоспособности за счет оптимизации процессов, сокращения затрат и улучшения качества продукции.

Что значит автоматизация производства

Автоматизации производственных процессов — это способ повышения эффективности с помощью внедрения машин, роботизированных решений и современных информационных технологий. Он позволяет минимизировать участие человека в выполнении операций и управлении процессами с целью снижения затрат на и сокращения влияния человеческого фактора.

Благодаря компьютеризации и развитию технологий, автоматизация может охватывать все уровни производства, включая планирование, управление, разработку продукта, технологические, производственные и поддерживающие процессы. За счет интеграции цифровых технологий по всей цепочке создания ценности, повышается управляемость и прогнозируемость всех процессов, скорость и точность обработки информации, достигается существенное сокращение производственного цикла, снижается себестоимость продукции, обеспечивается значительно более высокий уровень производительности труда.

Где применяют автоматизированные решения

На данный момент автоматизированные технологии находят применение во всех сферах производственной деятельности:

• Технологические процессы. С помощью комплексных программно-аппаратных решений можно в режиме реального времени проводить мониторинг технологических операций и управлять работой оборудования, обеспечивая безопасность и точность процессов.
• Оперативное управление. Системы позволяют контролировать выполнение производственных задач и сроки производства, своевременно обеспечивать рабочие места материальными ресурсами.
• Обслуживание оборудования. Благодаря современным решениям можно точно диагностировать состояние оборудования, прогнозировать неисправности, сокращать количество инцидентов и простоев.
• Планирование. Интеллектуальные системы обеспечивают повышение эффективности управления цепочкой поставок, оптимизацию производственных процессов, сокращение затрат и своевременное выполнение заказов.
• Проектирование. Автоматизированные инструменты дают возможность выявлять проблемы в конструкции до создания физического прототипа, находить оптимальные параметры технологических процессов и проверять надежность изделий при разных режимах эксплуатации.
• Контроля качества продукции. С помощью машинного зрения можно отслеживать параметры и характеристики изделий на каждом этапе изготовления, на ранних стадиях выявлять дефекты и несоответствия.

Сферы применения

Автоматизация позволяет предприятиям производить продукцию быстрее, с более высоким качеством и с меньшими затратами, поэтому начинает играть все более значимую роль во всех отраслях промышленности, включая машиностроение и автомобилестроение, металлообработку, пищевую, химическую и фармацевтическую промышленность. Автоматизированные решения могут адаптироваться под особенности отраслей, специфику непрерывных, дискретных и смешанных производств, позволяя выпускать качественную продукцию с минимальной себестоимостью, оперативно изготавливать нестандартные изделия по запросу заказчиков, обеспечивать высокую адаптивность производства к внешним и внутренним изменениям.

Принципы автоматизации

Построение автоматизированных производственных комплексов основывается на соблюдении определенных принципов:

• Комплексная интеграция. Новые технологии должны интегрироваться общую информационную среду, при этом необходимо обеспечить горизонтальную и вертикальную интеграцию систем автоматизации на различных уровнях внутри предприятия, а также их взаимодействие с внешней средой — поставщиками, заказчиками, логистическими операторами.
• Согласованность. Все действия, выполняемые в автоматическом режиме, должны быть согласованы друг с другом в рамках одного процесса и синхронизированы со смежными операциями, чтобы каждый этап производства осуществлялся вовремя и без ошибок.
• Гибкость. Любые элементы системы должны быстро перенастраиваться под новые условия и задачи без остановки всего производства: переключаться на изготовление разных видов изделий и адаптироваться к изменению объемов выпуска без потери экономической эффективности, продолжать нормально функционировать при отказе отдельных технологических элементов и т.д.
• Независимость. Автоматизированные процессы и операции должны выполняться корректно, в соответствии с установленными требованиями и без участия человека. Необходимость контроля со стороны оператора должна быть сведена к минимуму.
• Завершенность. Автоматизация должна охватывать всю производственную цепочку, обеспечивая непрерывное протекание процессов без необходимости участия человека на промежуточных этапах.

Цели автоматизации

Внедрения автоматизированных решений направлено на достижение следующих целей:

• Сокращение затрат. Автоматизированные решения применяются на производстве для сокращения расходов на оплату труда, рационального использования материальных ресурсов, снижения вероятности дефектов и брака, уменьшения издержек и производственных потерь.
• Повышение управляемости. Системы обеспечивают прозрачность производственных процессов и позволяют осуществлять управление производством в режиме реального времени.
• Повышение безопасности. Использование автоматики дает возможность отстранить человека от выполнения тяжелых и опасных операций, за счет чего снижается риск травм и заболеваний, а также способствует сокращению риска аварий.

Виды автоматизации

На заводах используются различные виды автоматизации процессов производства, каждый из которых подходит для определенных задач:

• Фиксированная предполагает внедрение оборудования, которое характеризуется высокой степенью специализации и предназначается для выполнения одного и того же набора операций в неизменной последовательности. Такие системы используются в массовом производстве для выпуска одного вида изделий или ограниченного ассортимента продукции.
• Программируемая подразумевает использование оборудования, которое настраивается на выполнение различных задач с помощью определенного набора команд. Она подходит для серийных производств, на которых требуется регулярно менять настройки оборудования для выпуска новых партий продукции.
• Гибкая предполагает использование компьютеризированных систем управления и технологичного оборудования, которые обеспечивают возможность быстрой переналадки для выпуска различных типов продукции. Этот тип подходит для производств, требующих высокой производственной гибкости и быстрого реагирования на изменения рынка.

Основные элементы

Автоматизированные производственные комплексы могут состоять из множества элементов:

• Машины с числовым программным управлением (NC) — это оборудование, которое программируется на определенные операции и обеспечивает высокую точность обработки материалов.
• Промышленные роботы и роботизированные комплексы могут не только работать по заданным программам, но и взаимодействовать с другими роботами и оборудованием, а также корректировать свои действия, получая информацию с различных датчиков.
• Датчики и контроллеры, которые собирают информацию текущем состоянии оборудования и технологических процессов, обрабатывают информацию и отправляют команды исполнительным механизмам.
• Информационные технологии — это различные системы, позволяющие решать задачи автоматизации на операционном уровне и поддерживать принятие решений на всех уровнях планирования и управления. К ним относятся системы ERP, PLM, CAD, CAM, CAE, APS, MES и другое программное обеспечение.

Уровни автоматизации

В зависимости от степени оснащения производства современными технологиями, можно выделить следующие уровни автоматизации:

1. Нулевой. Главные особенности нулевого уровня — использование ручного труда и минимальное техническое оснащение. К его признакам относятся наличие простых механизированных станков, ручное управление всеми операциями, от подачи материалов до контроля качества, низкая производительность и высокая зависимость от квалификации персонала. Нулевой уровень типичен для производств с нестандартными процессами, где внедрение автоматизации нецелесообразно или экономически невыгодно.
2. Частичная. Следующий уровень предполагает замену ручного труда автоматизированным в рамках отдельной операции, при этом человек продолжает выполнять функции управления оборудованием.
3. Комплексная. На третьем уровне автоматизация охватывает весь цикл обработки в рамках отдельного участка, производственной линии или цеха, при этом оборудование последовательно выполняет все действия без участия человека, но оператор задает параметры его работы и осуществляет контроль.
4. Полная. Наивысший уровень автоматизации, при котором в автономном режиме выполняется полный цикл производственных операций, а также автоматизируются управленческие функции, включая планирование и управление оборудованием.

Преимущества автоматизации

В чем заключаются основные плюсы автоматизации этапов производства:

• Повышение производительности. Автоматизированные решения снижают долю ручного труда, способствуют организации бесперебойного производства, оптимизации последовательности операций и сокращению производственного цикла.
• Повышение качества. Автоматизированное оборудование обеспечивает более стабильное качество изделий, а современные технологии мониторинга и управления производством позволяют быстро обнаруживать первопричины дефектов при их возникновении.
• Повышение эффективности. Автоматизация дает возможность рационально использовать производственные ресурсы — материальные, трудовые и временные, благодаря чему повышается общая эффективность.
• Повышение конкурентоспособности. Возможность быстро реагировать на потребности рынка, своевременно удовлетворять спрос и производить качественную продукцию с низкой себестоимостью обеспечивают предприятию конкурентные преимущества.

Этапы внедрения автоматизированных решений

Автоматизация производственных предприятий проводится поэтапно:

1. Определение целей. На первом этапе выявляются ключевые проблемы, оценивается потенциал нововведений и определяются конкретные цели, которые должны быть достигнуты в результате внедрения: повышение производительности, снижение брака, экономия ресурсов и т.д.
2. Разработка стратегии. Проводится детальный анализ текущих процессов для выявления узких мест, неэффективных участков и областей, где автоматизация принесет наибольшую пользу, осуществляется выбор автоматизированных решений, рассчитывается бюджет проекта, разрабатывается план мероприятий по внедрению.
3. Проектирование. Создаются проектная документация и инструкции по использованию систем автоматизации производства, фиксируются схемы установки и параметры оборудования, программное обеспечение адаптируется под специфику конкретного предприятия.
4. Внедрение и интеграция. Запуск проекта проводится сначала в тестовом режиме для отработки новых процессов без влияния на основное производство, устранения возможных проблем и обучения персонала работе с новыми системами. Затем проводится опытная эксплуатация на ограниченном участке и последовательное внедрение согласно плану.
5. Мониторинг. Осуществляется постоянный мониторинг работы систем и их влияния на производственные показатели. Обеспечивается техническая поддержка пользователей, при необходимости вносятся корректировки.

Возможности Adeptik APS

Adeptik APS — система на основе технологий искусственного интеллекта и методов современной математики, предназначенная для автоматизации производственного планирования. Ключевые возможности системы:

• автоматизированный расчет производственных планов и расписаний с применением многокритериальной оптимизации;
• точное определение потребностей в ресурсах, обеспечивающее возможность минимизации запасов;
• моделирование “что, если” для оценки разных сценариев и выбора наилучшего варианта плана;
• возможность корректировки планов в режиме реального времени для обеспечения гибкости и адаптивности производственной системы.

Примеры успешной автоматизации

Система Adeptik APS успешно используется на предприятиях различных отраслей:

• Компании, занимающейся изготовлением строительных материалов, за счет автоматизации планирования удалось сократить на 12% потери от перепроизводства и снизить на 8% материальные запасы, а также объединить в единый бизнес-процесс производство, продажи и закупки.
• Производителю жгутов и проводов система обеспечила увеличение скорости выпуска продукции на 30% и рост производительности на 20%, а также значительное снижение количества отклонений от выполнения оперативного плана.
• Предприятию по производству электроники система помогла повысить эффективность использования мощностей, обеспечив загрузку ~75% на горизонте в год, устранить ситуации с нехваткой ресурсов и обеспечить своевременное выполнение заказов клиентов.