Автоматизация производства: как это происходит и зачем нужно

Современное производство требует новых решений. Одним из признаков такого производства можно назвать автоматизацию всех процессов. Этот подход позволяет улучшить качество работы и увеличить объем производства и поставок, сократить расходы на персонал. Автоматизация процессов позволяет передать решение рутинных вопросов или выполнение однообразных операций от человека машине, что существенно облегчает и ускоряет все процессы.

В статье подробнее расскажем о том, что такое автоматизация и зачем она нужна, какие типы автоматизации бывают, а также о ее уровнях и принципах и о том, как внедрить автоматизацию в производственный процесс. 

Что такое автоматизация производства

Автоматизация процессов производства – это комплексные меры и мероприятия по использованию машинного и механического труда на предприятии. Она предполагает применение математических и инженерных формул и моделей, специализированного программного обеспечения и компьютерных моделей в производственном процессе. 

В итоге использования таких методов существенная часть производственного процесса осуществляется не людьми, а машинами, программами или роботами, которые запрограммированы на выполнение той или иной операции. 

Суть автоматизации производства заключается в том, чтобы снизить процент ручного труда на предприятии, передав большую часть рутинных операций машинам. 

Суть автоматизации производства – зачем она нужна

Автоматизация производства решает несколько задач. В частности:

• сокращение времени, которое затрачивает каждый сотрудник предприятия на изготовление, сортировку или упаковку одной единицы производимой продукции;
• снижение расходов на оплату заработной платы сотрудникам;
• снижение затрат на приобретение сырья;
• защита людей, если речь идет о вредном для здоровья человека производстве – например, на химических заводах, где есть риск получить травму;
• быстрое выполнение сложных производственных задач и расчетов;
• рост производительности;
• расширение ассортимента;
• повышение продуктивности производства за счет оптимизации отдельных производственных процессов.

Все это относится к преимуществам оптимизации, но есть у нее и существенный минус. Часто для того, чтобы автоматизировать даже часть процессов на производстве, необходимы крупные финансовые вложения. Поэтому необходимо еще до принятия решения об автоматизации процессов произвести тщательный расчет и выяснить сроки окупаемости произведенной модернизации. Это позволит установить, насколько она будет рентабельной, и имеет ли смысл ее проводить на конкретном производственном предприятии.  

Где применяется механизация и автоматизация производства

Современные технологии позволяют автоматизировать практически каждое производство из любой сферы. Это происходит по той причине, что рутинные операции повторяющегося цикла есть практически на любом предприятии. А значит, возможна механизация и автоматизация большинства процессов.

Автоматизация процессов особенно часто встречается в таких сферах: 

• производство сельскохозяйственной продукции, например, сортировка круп, упаковка круп или фарша;
• металлургическая промышленность, например, автоматическое плавление или сталелитей;
• тяжелая промышленность, например, автоматизация в шахтах;
• машиностроение, конвейер в цехе по сборке автомобилей;
• торговля, например, кассы самообслуживания в крупных супермаркетах;
• фармацевтика и медицина, например, производство лекарств или медицинского оборудования;
• энергетика, например, автоматические электро подстанции или линии ЛЭП. 

Автоматизация и роботизация производства призвана не вытеснить труд человека и не обесценить его. Наоборот, такой подход нацелен на улучшение условий труда человека и повышение комфорта на рабочем месте. Автоматизация позволяет рабочим беречь собственное здоровье и меньше уставать на работе. 

Какие виды автоматизации бывают

Автоматизация производственных процессов различается по виду используемого оборудования. Всего их 6. 

Виды автоматизации производства:

• NC – так называют станки и разного рода механизмы, которые запрограммированы выполнять определенную последовательность действий. Здесь предполагается полностью электронный контроль. Задача человека состоит в том, чтобы проверить работоспособность конкретного станка и провести пуско-наладочные работы. В дальнейшем оператор только размещает и снимает заготовки- например с фрезерного станка ЧПУ;
• IT – такие технологии применяются в сфере интеллектуального труда, так как искусственный интеллект способен безошибочно обрабатывать гораздо большие объемы информации, чем человек;
• FMS – особенность этих систем заключается в том, что они способны подстраиваться под условия среды и выполнять целиком весь производственный цикл на предприятии. Такие системы используются при автоматизации промышленного производства на предприятиях, которые нельзя останавливать даже в случае аварии. Такие системы хорошо подходят для упрощения технологического процесса;
• роботы – такие станки не нуждаются в присутствии человека. Как правило, эти технологии используются там, где существует повышенная опасность для жизни и здоровья человека, например, при погрузке очень тяжелых вещей или упаковке опасных химических веществ. Однако роботы могут использоваться и на монотонных операциях, например, пришивании этикеток или фасовке круп или саморезов;
• системы проектирования – эти системы часто используются там, где необходима автоматизация технологических производств. С их помощью можно прогнозировать качества и определенные характеристики вещей, определить наиболее рациональный способ их применения.
• CIM – это своего рода компьютерные системы, которые встроены в производственный процесс – то есть единый интерфейс, который контролирует весь процесс. Такая система способна не только управлять производственными цехами и конвейерами, но и осуществлять финансовое управление, контролировать сбыт готовой продукции. Проще говоря, это полностью автоматизированное производство, не зависящее от человеческого фактора. 

Читайте также: производство бетона.

Принципы автоматизации производства

Механизация и автоматизация производства строится на пяти основных принципах которые необходимо соблюсти, чтобы встроить автоматизацию максимально эффективно.

1. Согласованность – все выполняемые автоматически операции и действия отдельных компонентов АТПП должны быть согласованы и синхронизированы между собой, чтобы избежать путаницы в последовательности операций и нарушений в процессе производства. 
2. Гибкость – любой сегмент системы автоматизации можно легко заменить, исключить или, наоборот – добавить новую операцию, что никак не скажется на итоговом результате.
3. Завершенность – получение конечного результата без промежуточного участия оператора с целью делегирования задач.
4. Комплексная интеграция – качество настройки взаимодействия между процессами и роботами. 
5. Независимость – уменьшение штата, а, следовательно, уменьшение влияния человеческого фактора на производительность и рентабельность производства. 

Читайте также: производство бумажных стаканов.

Уровни автоматизации производства

Кроме принципов интеграции автоматизации, есть еще и уровни автоматизации производства. 

1. Нулевой – на производстве нет никаких роботов, компьютеров и ПО. Они могут отсутствовать по таким причинам: невозможность замены ручного труда, нерентабельность установки, например, на мелких мануфактурах, где самоокупаемость такого вложения произойдет очень не скоро или вообще не произойдет, либо у предприятия просто нет ресурсов на проведение модернизации. Нулевая автоматизация, как правило, свойственна маленьким предприятиям или самозанятым. 
2. Частичная – автоматизированы отдельные операции, например, пришивание этикетки на носочно-чулочном производстве или маркировка бутылок с соком. Сюда же можно отнести фасовку сыпучих продуктов или специй. Оператор задает определенные параметры, а отмеривает норму сам аппарат. 
3. Комплексная – автоматизация целой линии, где обязанности человека сводятся только к контролю работы робота. 
4. Полная – предприятие, на котором весь производственный процесс выполняется роботами и компьютером – от проектирования до контроля качества продукции. 

Частичная и комплексная автоматизация производства – эти варианты встречаются чаще всего.

Средства автоматизации производства

В настоящее время выделяют несколько средств для автоматизации, а именно: 

• программно-аппаратный комплекс – монотонные и рутинные задачи выполняются запрограммированным станком, т.е. аппаратом с определенной программой. Такое средство имеет несколько преимуществ: его легко подключить/внедрить, а также можно управлять функциями централизованно. Ярким примером может стать система видеофиксации или формирование электронной очереди в банке;
• автоматизированная линия – система автоматизации производства для серийных производств. Линия состоит из нескольких конвейеров, по которым проходит продукт. Примером может стать сборка автомобиля, где менее масштабное производство, например производство колес или аккумуляторов;
• роботизированные – используется на очень крупных предприятиях. Такая схема отличается преимуществами: высокая производительность, уменьшение затрат, высокая точность изготовления деталей, нет влияния человеческого фактора;
• 1С:ERP – объединение всех бизнес-процессов в одном интерфейсе. Это программное обеспечение, которое нацелено на то, чтобы формировать производственные и рабочие графики, вести разного рода учеты, координировать работу разных подразделений производства. В программе предусмотрены функции для бухгалтерской, кадровой и других служб;
• SCADA – это тоже программное обеспечение. Оно помогает осуществлять мониторинг и учет на предприятии, проводить анализ данных и контролировать разные ключевые моменты. 

Как внедрить автоматизацию на производстве

Оснащение средств автоматизации производства происходит не одномоментно. Чтобы интегрировать такое оборудование в производственный процесс, необходимо пройти несколько этапов: 

• цель – руководство предприятия принимает решение о модернизации производства и ставит определенную цель, например, повышение производимости, уменьшение влияния человеческого фактора или расширение ассортимента;
• стратегия – составляется план, рассчитывается рентабельность автоматизации предприятия, проводится оптимизация процессов производства, которые планируется автоматизировать;
• оборудование – по итогам двух предыдущих пунктов подбирается оборудование, которое будет установлено и интегрировано в производственный процесс на той или иной конкретной фабрике;
• проектирование – подготавливается проект установки ПО или автоматизированного интерфейса, а также обязательно разрабатывается план действий в случае чрезвычайной ситуации на предприятии;
• поиск подрядчика – привлечение профильных специалистов для реализации проекта. 

Когда проект по автоматизации производства будет реализован, перед фабрикой и ее руководством будут стоять две основные задачи: 

1. Регулярное плановое обслуживание оборудования. Задача решается путем привлечения на аутсорс или в штат специалистов данного профиля.
2. Защита систем от взлома. Можно решить эту задачу путем установки специализированного защитного ПО.

Читайте также: производство сэндвич панелей. 

Краткие выводы

Автоматизация присутствует на большинстве промышленных и технологических производств; чаще всего – частичная или комплексная. Однако есть несколько предприятий с полной автоматизацией производства. 

АТПП имеет свои преимущества. Она снижает влияние человеческого фактора, а также облегчает труд людей, делает рабочие условия более комфортными. Автоматизация отдельных или всех процессов на производстве позволяет повысить производительность и рентабельность предприятия, расширить ассортимент выпускаемой продукции и снизить себестоимость готового продукта. Но сначала предприятию необходимо вложить деньги в АТПП.