Ի՞նչ է արդյունաբերական ավտոմատացումը։
Արտադրության ավտոմատացումը
Դա տեխնիկական և ծրագրային գործիքների ներդրում է, որոնք մասամբ կամ ամբողջությամբ ստանձնում են արտադրական գործընթացի կառավարումը և արտադրական խնդիրների լուծումը։
Ինչո՞ւ ավտոմատացնել արտադրությունը
Հիմնական նպատակն է նվազեցնել ձեռքի աշխատանքը, հատկապես այն փուլերում, երբ մարդու միջամտությունը պարտադիր չէ, և գործընթացը դարձնել կրկնվող, կառավարելի և կանխատեսելի։
Ավտոմատացումը կարող է լուծել հետևյալ խնդիրները՝
- Բարձրացնել արտադրողականությունը
- Սարքավորումները կարող են անընդհատ աշխատել մի քանի հերթափոխով և ճշգրիտ կրկնել բոլոր գործողությունները։ Սա հատկապես կարևոր է խմբաքանակային և զանգվածային արտադրության մեջ, որտեղ աշխատանքային արագության նույնիսկ փոքր շեղումները ազդում են արդյունքի վրա։
- Նվազեցնել ծախսերը
- Ավտոմատացումը թույլ է տալիս ավելի ճշգրիտ չափաբաժին կատարել հումքի համար, կանխել էներգիայի չարաշահումը, պահպանել սարքավորումների օպտիմալ աշխատանքային ռեժիմները և կանխել չպլանավորված վերանորոգման ծախսերը։ Արդյունքում, արտադրական ծախսերը զգալիորեն կրճատվում են։
- Բարելավել արտադրանքի որակը
- Երբ գործողությունը կատարվում է մեքենայի կողմից, արդյունքը կախված չէ օպերատորի հոգնածությունից, ուշադրությունից կամ վերապատրաստումից։ Սա նվազեցնում է պարամետրերի փոփոխականությունը և թերի արտադրանքի տոկոսը։
- Ապահովել անվտանգությունը
- Ձեռքի աշխատանքի նվազումը նշանակում է անձնակազմի համար ավելի քիչ ռիսկեր։ Ավտոմատացված արտադրությունը վերացնում է աշխատողի շփումը տաք աշխատանքային մասերի, ծանր սարքավորումների բաղադրիչների և թունավոր նյութերի հետ։
Արտադրության ավտոմատացման մակարդակներ
Առանձին արտադրական բաժինները, ամբողջ արտադրական գիծը կամ նույնիսկ ամբողջ ձեռնարկությունը կարող են ավտոմատացված լինել: Եկեք դիտարկենք ավտոմատացման տարբեր մակարդակները: Դրանք արտացոլում են սարքավորումների կողմից կատարվող առաջադրանքների համամասնությունը և գործընթացում մարդու ներգրավվածության աստիճանը։
- Զրոյական ավտոմատացում
- Այս մակարդակում բոլոր գործողությունները կատարվում են ձեռքով: Աշխատողը սնուցում է աշխատանքային մասը, ընտրում է ռեժիմը, գործարկում է սարքավորումները, վերահսկում է պարամետրերը և կատարում է գործընթացի ճշգրտումներ: Սարքավորումները կարող են լինել մեխանիզացված, բայց չունենալ ավտոմատ կառավարման համակարգ:
Զրոյական ավտոմատացումը բնորոշ է փոքրածավալ արտադրության և վերանորոգման գործողություններին, որտեղ առաջադրանքների մեծ մասը դեռևս կատարվում է մարդկանց կողմից:
- Մասնակի ավտոմատացում
- Սարքավորումները կատարում են առանձին գործառույթներ, ինչպիսիք են՝ պահպանելով սահմանված կտրման արագությունը, կայունացնելով ջերմաստիճանը կամ անջատելով գերծանրաբեռնվածության դեպքում: Այնուամենայնիվ, հիմնական գործողությունները (աշխատանքային մասի սնուցումը, ցիկլի մեկնարկը և գործիքների փոփոխությունը) մնում են օպերատորի պատասխանատվությունը:
Մասնակի ավտոմատացումը բարձրացնում է արտադրողականությունը և ապահովում է կայուն որակ, բայց չի ազատում անձնակազմին առօրյա առաջադրանքներից:
- Համալիր ավտոմատացում
- Ավտոմատացումը ընդգրկում է ամբողջ մշակման ցիկլը բաժնի կամ արտադրական գծի մակարդակում: Սարքավորումը ավտոմատ կերպով կատարում է բոլոր գործողությունները հաջորդաբար՝ առանց մարդու միջամտության. այն մատակարարում է աշխատանքային մասերը, ընտրում և փոխում գործիքները, կատարում է մեխանիկական մշակում և վերահսկում է մասի երկրաչափությունը: Օպերատորը միայն սահմանում է պարամետրերը մեկնարկից առաջ և վերահսկում է սարքավորումների աշխատանքը։
Ավտոմատացման այս մակարդակը ոչ միայն արագացնում է արտադրանքի արտադրությունը և օգնում է նվազագույնի հասցնել թերությունները, այլև զգալիորեն նվազեցնում է արտադրական գործընթացների կախվածությունը մարդկային սխալից։
- Լրիվ ավտոմատացում
- Այս մակարդակում կառուցվում է կենտրոնացված ձեռնարկության կառավարման համակարգ. արտադրությունը ինտեգրված է պլանավորման, լոգիստիկայի, գնումների և այլ բիզնես գործընթացների հետ։
Լրիվ ավտոմատացման համար կարող են օգտագործվել հետևյալը.
MES-ը (Արտադրության կատարման համակարգ) համակարգ է, որը կառավարում է արտադրական պատվերները, վերահսկում է մեքենաների բեռնումը, հետևում է շեղումներին և հավաքում տվյալներ գործողությունների ավարտի վերաբերյալ։
APS-ը (Առաջադեմ պլանավորում և ժամանակացույց) պլանավորման համակարգ է, որը հաշվարկում է առաջադրանքների հաջորդականությունը, բաշխում ռեսուրսները և ստեղծում արտադրական ժամանակացույց՝ հաշվի առնելով բոլոր սահմանափակումները: ERP-ը (Ձեռնարկության ռեսուրսների պլանավորում) համակարգ է, որը ինտեգրում է արտադրությունը ձեռնարկության այլ ոլորտների հետ՝ գնումներ, լոգիստիկա, ֆինանսներ և պահեստային գործառնություններ։
Գործընթացների լրիվ ավտոմատացումը հնարավորություն է տալիս կառավարման որոշումներ կայացնել իրական ժամանակում ստացված ճշգրիտ արտադրական ցուցանիշների հիման վրա։
Տեխնոլոգիական գործընթացների ավտոմատացման համակարգեր
Արդյունաբերության մեջ ավտոմատացումը ամենից հաճախ իրականացվում է ավտոմատացված գործընթացների կառավարման համակարգերի (APCS) միջոցով: Եկեք նայենք, թե ինչպես են դրանք աշխատում։
APCS. Ինչպես է այն աշխատում
APCS-ները կառավարում են գործընթացը որոշակի արտադրական վայրում: Նրանց խնդիրն է վերահսկել պարամետրերը, պահպանել սահմանված պայմանները և արագ կարգավորել սարքավորումների աշխատանքը: Համակարգը կատարում է առօրյա առաջադրանքներ՝ չափում, համեմատում, կարգավորում, միացում և անջատում։
Նման լուծումները իրականացվում են անընդհատ կամ կրկնվող ցիկլերով տարածքներում՝ ջերմային մշակման վառարաններ, պոմպային ագրեգատներ, փաթեթավորման գծեր, կոմպրեսորային կայաններ և փոխադրիչներ: Նման գործընթացները պահանջում են մշտական մոնիտորինգ և արագ արձագանք, ինչը տեխնոլոգիան ավելի հուսալիորեն է կարգավորում, քան մարդիկ:
Ավտոմատացման համակարգերն իրենք բաղկացած են սարքավորումներից (սենսորներ, կարգավորիչներ, ակտուատորներ) և ծրագրային ապահովումից, որը մշակում է տվյալները և ապահովում է կառավարումը։
Սարքավորումներ
APCS-ները հիմնված են երեք տեսակի սարքավորումների վրա.
Սենսորները չափում են ջերմաստիճանը, ճնշումը, հոսքի արագությունը, հեղուկի մակարդակը և այլ պարամետրեր։
Կարգավորիչները մշակում են սենսորների տվյալները և հրամաններ են տալիս՝ համաձայն սահմանված տրամաբանության։
Ակտիվատորները փականներ, պոմպեր, շարժիչներ և այլ սարքեր են, որոնք կարգավորիչի հրամանով կարգավորում են սարքավորումների աշխատանքը՝ միացնել և դադարեցնել միավորները, բացել և փակել գազի հոսքերը, փոխել մշակման արագությունը և այլն։
Օրինակ, եթե վառարանում ջերմաստիճանը գերազանցում է նորմալ սահմանը, կարգավորիչը կարող է նվազեցնել գազի հոսքը կամ ակտիվացնել սառեցումը՝ օգտագործելով սենսորային ազդանշան։
Ծրագրային ապահովում
APCS ծրագրային ապահովումը կարող է տարբեր լինել բարդությամբ։
Հիմնական մակարդակում այն սահմանափակվում է HMI-ի (Մարդ-մեքենա ինտերֆեյս) օգտագործմամբ։ Կարգավորիչները ազդանշաններ են փոխանցում օպերատորի վահանակին, որը ցուցադրում է ընթացիկ պարամետրերը և թույլ է տալիս օպերատորին սահմանել ցանկալի արժեքները։ Այս լուծումները հարմար են տեղական կառավարման համար, որտեղ կենտրոնացված մոնիթորինգ անհրաժեշտ չէ։
Ավելի բարդ համակարգերը օգտագործում են SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)՝ ծրագրային փաթեթ՝ դիսպետչերական կառավարման և տվյալների հավաքագրման համար։ Այն ինտեգրում է տարբեր ոլորտներից ստացված տվյալները, վիզուալացնում է գործընթացը և հնարավորություն է տալիս կառավարել ամբողջ արտադրական գործընթացը մեկ էկրանից։
Ավտոմատացման հիմնական տեսակներն ու մեթոդները
Արտադրական գործընթացների ավտոմատացումը կարող է կառուցվել տարբեր ձևերով՝ կախված առաջադրանքներից, արտադրանքի տեսակներից և արտադրության մասշտաբից: Ստորև ներկայացված են գործնականում օգտագործվող հիմնական մոտեցումները:
Կոշտ և ճկուն ավտոմատացում
Ավտոմատացված լուծումները կարող են տարբեր լինել ոչ միայն իրականացման մակարդակով, այլև նրանով, թե որքան հեշտությամբ կարող են վերակազմավորվել նոր առաջադրանքի համար:
Այստեղ հնարավոր են երկու մոտեցումներ.
Կոշտ ավտոմատացում: Ավտոմատացման համակարգը կարգավորվում է որոշակի գործողության համար և թույլ չի տալիս արագ վերակազմավորվել: Այս մոտեցումը կիրառվում է սերիական արտադրության մեջ, երբ արտադրվում են նույնական արտադրանքի մեծ ծավալներ, կամ կրկնվող առաջադրանքներ ունեցող տարածքներում, ինչպիսիք են փաթեթավորման և տեսակավորման գծերը:
Ճկուն ավտոմատացում: Սարքավորումները կարող են արագ վերակազմավորվել նոր գործողության համար՝ առանց մեխանիզմին խանգարելու: Սա կարելի է իրականացնել պարզապես ծրագիրը փոխելով՝ սահմանելով նոր պարամետրեր, մշակման երթուղիներ կամ գործողությունների ալգորիթմներ: Սա հարմար է փոքր խմբաքանակների և պատվերով պատրաստված արտադրանքի արտադրության համար:
Ձեռնարկությունում ավտոմատացման համակարգերի ներդրման փուլերը
Ավտոմատացման ներդրումը սարքավորումների միանգամյա գնում չէ, այլ հետևողական գործընթաց, որը պահանջում է համակարգում արտադրության, տեղեկատվական տեխնոլոգիաների բաժնի և տնտեսագիտության բաժնի միջև: Ահա այն հիմնական փուլերը, որոնց միջով անցնում է ցանկացած ձեռնարկություն ավտոմատացված լուծումների անցնելիս։
Աուդիտ
Առաջին փուլը ներառում է աշխատանքային հոսքի կառուցվածքի վերլուծություն. որ գործողություններն են ամենաշատ ժամանակ պահանջում, որտեղ են ամենահաճախ տեղի ունենում խափանումներ, և որ տարածքներն են անհավասարաչափ բեռնված։ Նպատակն է հասկանալ, թե որ գործընթացները պետք է ավտոմատացվեն նախ, ինչ օգուտներ դա կբերի և ինչ սահմանափակումներ պետք է լուծվեն։
Նախագծում
Այս փուլում մշակվում են տեխնիկական բնութագրերը, ընտրվում է համակարգի ճարտարապետությունը և մշակվում են ինտեգրման սխեմաներ առկա սարքավորումների և ծրագրային ապահովման հետ։ Միաժամանակ ընտրվում են սարքավորումները, ծրագրային ապահովումը և կապալառուները։ Եթե նախագիծը մեծ է, մշակվում է փուլային իրականացման պլան՝ արտադրության ընդհատումից խուսափելու համար։
Տեղադրում և շահագործում
Հաջորդը, գնված սարքավորումները մատակարարվում են տեղանք, հավաքվում, միանում ցանցին, և կարգավորվում է հանգույցների միջև կապը։ Դրանից հետո գալիս է շահագործումը. բոլոր գործառույթների ստուգում, փորձարկումներ և պարամետրերի ճշգրտում։ Այս փուլում կարևոր է ապահովել համակարգի կայուն աշխատանքը իրական աշխարհի պայմաններում։
Անձնակազմի վերապատրաստում
Առանց աշխատակիցների վերապատրաստման համակարգը չի աշխատի։ Աշխատակիցները վերապատրաստվում են նոր սարքավորումներ և ինտերֆեյսներ օգտագործելու համար՝ գործարկել գործընթացները, վերահսկել պարամետրերը, լուծել խնդիրները և կատարել ճշգրտումներ: Վերապատրաստումն իրականացվում է սարքավորումների մատակարարների կողմից, իսկ երբեմն ներգրավվում են նաև արտաքին փորձագետներ։
Միտումները և ավտոմատացման ապագան
Արդյունաբերական իրերի ինտերնետ
Արդյունաբերական իրերի ինտերնետը (IIoT) մոտեցում է, որի դեպքում յուրաքանչյուր սարքավորում դառնում է հեռաչափման աղբյուր, որը հավաքում է տվյալներ ջերմաստիճանի, թրթռման, բեռնվածության մակարդակի, աշխատանքային ժամանակի և այլ պարամետրերի վերաբերյալ: Սարքերը միացված են ցանցին և տեղեկատվությունը փոխանցում են կենտրոնացված համակարգին, ամենից հաճախ՝ ամպային ենթակառուցվածքի միջոցով:
IIoT-ն հնարավորություն է տալիս.
ստանալ տվյալներ բաշխված կայքերից իրական ժամանակում.
մոնիթորինգ անել սարքավորումների տեխնիկական վիճակի հետ՝ առանց ձեռքով չափումների.
հայտնաբերել շեղումները՝ նախքան արտակարգ անջատումը.
արագացնել ախտորոշումը և պարզեցնել մեքենաների սպասարկումը:
Մեծ տվյալներ և արհեստական բանականություն
Ժամանակակից արդյունաբերությունը սարքավորումներից, սենսորներից և տեղեկատվական համակարգերից ստեղծում է տվյալների հսկայական ծավալներ: Այս տվյալներից արժեք ստանալու համար անհրաժեշտ են արագ մշակման և վերլուծության գործիքներ: Սա իրականացվում է Մեծ տվյալների տեխնոլոգիաների և արհեստական բանականության վրա հիմնված մեքենայական ուսուցման ալգորիթմների միջոցով:
Դրանք կարող են օգտագործվել.
բացահայտելու գործընթացի պարամետրերի միջև թաքնված կախվածությունները.
կանխատեսելու սարքավորումների մաշվածությունը և խափանումը՝ տվյալների հիման վրա.
օպտիմալացնելու հզորությունների օգտագործումը և էներգիայի սպառումը.
Կարգավորեք ադապտիվ կառավարումը, որպեսզի համակարգը ավտոմատ կերպով ընտրի աշխատանքային ռեժիմները՝ հիմնվելով ընթացիկ պայմանների վրա։
Ավտոմատացումը պարզապես աշխատակիցների աշխատավարձերը խնայելու միջոց չէ: Նման համակարգերը օգնում են արդյունավետ դարձնել գործընթացները, նվազեցնել թափոնները և ապահովել արտադրանքի կայուն որակ, այդպիսով հասնելով ավելի կայուն շուկայական դիրքի: Ահա թե ինչու ավտոմատացումը դառնում է ոչ թե լրացուցիչ բաղադրիչ, այլ կայուն ժամանակակից արտադրական մոդելի հիմք:
