جریان‌های مساعد صنعت تولید ماشین‌آلات اتوماسیون

یک تولیدکننده متوسط تجهیزات الکتریکی در تایلند در سال ۲۰۲۳ خط کالیبراسیون دستی MCB خود را به دلیل نرخ نقص ۱.۲۱TP3T در مدارشکن‌های کالیبره شده دستی که هشدار یک مشتری مهم اروپایی را به دنبال داشت، با تجهیزات تست و مونتاژ خودکار جایگزین کرد. پس از دو سال بهره‌برداری از خط خودکار، نرخ نقص به کمتر از ۰.۰۵۱TP3T کاهش یافت، زمان تولید دو برابر شد و قراردادهایی که قبلاً برای مناقصه در دسترس نبودند، هدف قرار گرفتند. این سرمایه‌گذاری ظرف چهارده ماه بازدهی داشت. این مورد خاص نمونه‌ای از روندهای جاری است که باعث سرمایه‌گذاری در تولید ماشین‌آلات اتوماسیون در تمام بخش‌ها و مناطق صنعتی می‌شود. نیروی کار که قبلاً فراوان بود، اکنون گران و دشوار برای یافتن شده است، الزامات کیفیت سختگیرانه‌تر می‌شوند، زمان‌های تحویل کوتاه‌تر می‌شوند و فناوری‌هایی مانند ربات‌ها، سیستم‌های بینایی و نرم‌افزارها به اندازه کافی پیشرفته‌اند که خطوط خودکار دیگر پروژه‌های آزمایشی نباشند بلکه به عنوان پروژه‌های سرمایه‌گذاری سرمایه‌ای قابل پیش‌بینی با بازدهی واضح در نظر گرفته شوند.

درک مفهوم این بادهای موافق – هویت آن‌ها، نحوه همکاری آن‌ها و در کدام حوزه‌ها بیشترین قدرت را دارند – شرکت‌ها را با سوال حیاتی نه تنها درباره اجرای اتوماسیون بلکه درباره زمان، بخش‌ها و ترتیب انجام آن مواجه می‌کند. هدف این راهنما بررسی واقعیت‌هایی است که منجر به افزایش سرمایه‌گذاری‌ها در اتوماسیون در سال ۲۰۲۵ و سال‌های بعد شده و همچنین فرصت‌های اقتصادی در صنایع مختلف را بررسی می‌کند.

بادهای ساختاری: نیروی کار، تاب‌آوری و پایان برون‌سپاری

نیروی محرکه اصلی سرمایه‌گذاری در تجهیزات اتوماسیون فناوری نیست، بلکه جمعیت‌شناسی است. تعداد کارگران ماهر تولید در تمام مناطق اصلی تولید کاهش می‌یابد. در سال ۲۰۱۱، تعداد کارگران چینی به اوج خود رسید و شروع به کاهش کرد. ژاپن، آلمان، کره جنوبی و بسیاری از کشورهای اروپای شرقی نیز کاهش مشابهی را تجربه می‌کنند. کارگرانی که هنوز مشغول به کار هستند، حقوق بالاتری دریافت می‌کنند و فرصت‌های شغلی بیشتری نسبت به والدین خود دارند. یک واحد تولیدی با مونتاژ دستی اکنون برای یافتن کارگر از همسایگان خود دچار مشکل است و در عین حال با شرکت‌های لجستیکی، مراکز خرید و ارائه‌دهندگان اقتصاد گیگ که محیط‌های کاری با تهویه مطبوع و برنامه‌های کاری انعطاف‌پذیر ارائه می‌دهند، رقابت می‌کند.

بر اساس گزارش مک‌کینزی و شرکت و مؤسسه حمل و نقل مواد (MHI)، پاسخ به این مسئله نه جایگزینی نیروی کار با اتوماسیون بلکه استفاده از اتوماسیون برای تثبیت نیروی کار است. اتوماسیون به تولیدکنندگان امکان انجام عملیات مونتاژ تکراری و بسیار دقیق را با استفاده از اپراتورهای کمتر می‌دهد. همچنین می‌تواند به سازمان‌ها اجازه دهد تا به اپراتورهای باقی‌مانده خود کار با کیفیت بالاتری ارائه دهند.

در زمان فشار جمعیتی، بازنگری در زنجیره تأمین در حال شکل‌گیری است. با وقفه‌هایی که سال‌ها به دلیل همه‌گیری ایجاد شده، همراه با تنش‌های ژئوپولیتیکی و افزایش هزینه‌های حمل‌ونقل، بسیاری از شرکت‌ها شروع به اجرای روند بازگرداندن تولید و نزدیک‌سازی تولید کرده‌اند، به این معنی که تولید را از کشورهای خارجی به آمریکای شمالی و اروپا منتقل می‌کنند. نکته این است که بازگرداندن تولید به دلیل هزینه‌های پایین نیروی کار نیست، بلکه از بهره‌وری بهره‌مند می‌شود و در اقتصاد با دستمزد بالا به معنای اتوماسیون است. در واقع، شرکت‌هایی که اتوماسیون را به عنوان محرک بازگرداندن تولید تأکید می‌کنند، طبق ابتکار بازگرداندن تولید، در سال‌های اخیر به طور قابل توجهی افزایش یافته‌اند.

بادهای فناوری: زمانی که ابزارها بالغ می‌شوند

ماشین‌های خودکار مدرن سال‌ها جلوتر از ماشین‌های سال ۲۰۰۵ هستند. ترکیبی از چند روند فناوری اجازه می‌دهد تا بهره‌وری، انعطاف‌پذیری و مقرون‌به‌صرفه بودن مونتاژ و تست خودکار افزایش یابد:

• بازرسی مبتنی بر بینایی و هوش مصنوعی. سیستم دوربینی که قادر است یاد بگیرد چگونه یک پیچ ریز یا ترک کوچک در سرامیک را شناسایی کند و می‌تواند در عرض چند ساعت محصول جدیدی را تشخیص دهد به جای اینکه هفته‌ها با قوانین برنامه‌ریزی شود، اقتصاد کنترل کیفیت را تغییر داده است. بینایی به اندازه کافی سریع و ارزان شده است که در هر ایستگاه خط به جای محدود شدن به نقطه آخر بازرسی استفاده شود.
• ربات‌های همکاری‌کننده و متحرک. یک ربات همکاری‌کننده که با یک کارگر انسانی بدون قفس حفاظتی کار می‌کند و می‌تواند در یک روز از یک وظیفه به وظیفه دیگر تغییر کند، پیشرفتی در سرمایه‌گذاری‌های اتوماسیون است. ربات‌های متحرک خودران (AMR) که می‌توانند بدون مسیرهای ثابت در کارخانه حرکت کنند، حمل و نقل مواد خودکار را برای شرکت‌های متوسط که توانایی نصب سیستم‌های نقاله را ندارند، مقرون‌به‌صرفه کرده‌اند. داده‌های ارائه شده توسط فدراسیون بین‌المللی رباتیک (IFR) نشان می‌دهد که تعداد ربات‌های همکاری‌کننده و ربات‌های متحرک هر سال در سراسر جهان افزایش می‌یابد.
• Digital twins and virtual commissioning. با ظهور فناوری نرم‌افزار، خطوط تولید می‌توانند به صورت مجازی طراحی، آزمایش و شبیه‌سازی شوند قبل از اینکه هرگونه پردازش فلز انجام شود. مدل مجازی بسیار مهم، گلوگاه‌ها را تحلیل می‌کند و زمان‌های چرخه را بررسی می‌کند. همچنین اپراتورها را در محیط مجازی قبل از نصب خط تولید واقعی آموزش می‌دهد، که باعث کاهش زمان فرآیند راه‌اندازی و کمینه کردن ریسک‌های خط معیوب می‌شود.
• داده‌های استاندارد شده و یکپارچه‌سازی. پروتکل‌های صنعتی امکان ارتباط PLC از یک فروشنده با ربات از فروشنده دیگر و سیستم بینایی از فروشنده‌ای دیگر را فراهم می‌کنند — OPC UA، MQTT و PROFINET — به حدی بالغ شده‌اند که خطوط اتوماسیون چند فروشنده دیگر کابوس مشکلات یکپارچه‌سازی نیستند. داده‌ها، ردیابی، تحلیل تولید و تشخیص از راه دور به راحتی در خط جریان می‌یابند و امکان کنترل آن را فراهم می‌کنند.

بادهای اقتصادی: چرا اعداد اکنون کار می‌کنند

سرمایه‌گذاری در ماشین‌آلات اتوماسیون یک تصمیم سرمایه‌ای است و تصمیمات سرمایه‌ای توسط بازپرداخت هدایت می‌شوند. بادهای موافقی که ترازو را به نفع اتوماسیون سنگین می‌کنند فقط مربوط به آنچه فناوری می‌تواند انجام دهد نیستند — بلکه مربوط به هزینه آن نسبت به گزینه‌های جایگزین است.

وقتی این هزینه‌ها برای طول عمر پیش‌بینی شده ماشین‌آلات، معمولاً هشت تا پانزده سال برای یک خط مونتاژ و تست خودکار، ترکیب می‌شوند، هزینه کل به ازای هر واحد تولید شده معمولاً به نفع اتوماسیون است برای خروجی‌های بیش از چند صد هزار واحد در سال. برای اقلامی که ایمنی بحرانی دارند و به صورت فردی تست می‌شوند، مانند کلید مینیاتوری، دستگاه پزشکی یا حسگر خودرو، صرفه‌جویی حاصل از یک ادعای گارانتی یا فراخوان کافی است تا سرمایه‌گذاری در اتوماسیون را توجیه کند. مطالعات مربوط به بهره‌وری تولید که توسط Deloitte و سایر شرکت‌های مشاوره منتشر شده‌اند، اغلب نشان می‌دهند که اتوماسیون و تولید دیجیتال نتایج دو رقمی در عملکرد، بازدهی مرحله اول و بهره‌وری کلی تجهیزات به همراه دارند.

کدام بخش‌ها بیشترین بادهای موافق را دریافت می‌کنند

سرمایه‌گذاری در اتوماسیون بسیار نابرابر است. شرایط مساعد عمیق‌ترین جایی است که تولید شامل فرآیندهای پیچیده، الزامات کیفیت سختگیرانه و سطح گردش مالی کافی برای پوشش سرمایه‌گذاری‌ها باشد. از جمله بخش‌های امیدوارکننده عبارتند از:

• تجهیزات الکتریکی و حفاظت مدار. هر کلید مینیاتوری، هر کلید مدار قالبی و هر دستگاه جریان نشتی باید به صورت جداگانه کالیبره و تست شود تا استانداردهای ایمنی بین‌المللی را برآورده کند. کالیبراسیون دستی کند و متغیر است. خطوط کالیبراسیون و تست خودکار — مانند آن‌هایی که توسط Benlong Automation طراحی و ساخته شده‌اند — هر کلید را مطابق منحنی زمان-جریان منتشر شده آن کالیبره می‌کنند، داده‌های کالیبراسیون را با شماره سریال ثبت می‌کنند و هر واحدی که خارج از محدوده مشخصات باشد را رد می‌کنند. این گزینه‌ای برای تولیدکننده‌ای که به دنبال گواهی‌نامه برای بازارهای صادراتی است نیست؛ بلکه یک الزام است. خط مونتاژ اتوماتیک MCB و خط تولید اتوماتیک MCCB سیستم‌های Benlong.
• • به طور خاص برای این کاربرد پیکربندی شده‌اند، تغذیه قطعات، مونتاژ، کالیبراسیون، تست، علامت‌گذاری و مرتب‌سازی را در یک جریان داده‌محور یکپارچه می‌کنند..حرکت به سمت خودروهای الکتریکی مجموعه‌ای کاملاً جدید از فرآیندهای مونتاژ را به همراه داشته است — از جمله انباشتن ماژول باتری، سیم‌پیچی استاتور به شکل مو، و مونتاژ کانکتورهای ولتاژ بالا — که از ابتدا به صورت خودکار انجام می‌شوند. هیچ خط دستی قدیمی برای جایگزینی وجود ندارد؛ اتوماسیون از روز اول در محصول و فرآیند ذاتی بوده است.
  • دستگاه‌های پزشکی و دارویی. فرآیند پر کردن خودکار سرنگ، مونتاژ استنشاقی و بسته‌بندی کیت‌های تشخیصی ترکیبی از مکانیک با عملکرد بالا با بازرسی بینایی 100% و تمام اطلاعات مربوط به تاریخچه دستگاه دارد. بر اساس نیازهای نظارتی برای ردیابی، اتوماسیون به گزینه پیش‌فرض تبدیل شده است نه فقط یک ارتقاء.
  • فرآوری غذا و نوشیدنی. فرآیندهای خودکار مورد استفاده برای پر کردن، درپوش‌گذاری، برچسب‌گذاری و پالت‌بندی تحت تأثیر پاکیزگی، سرعت و مشکلات به‌کارگیری نیروی کار در شرایط سرد و مرطوب قرار دارند. مزایای آن شامل در دسترس بودن نیروی کار و رعایت مقررات ایمنی غذایی است.

  اتوماسیون در مقابل مونتاژ دستی: زمان عبور

  اتوماسیون برای همه صنایع و همه تولیدکنندگان مناسب نیست. آستانه — مقدار کالا و سطح پایداری محصول که در آن معرفی اتوماسیون از نظر هزینه به صرفه می‌شود — بسته به پیچیدگی و هزینه‌های نیروی کار در هر منطقه متفاوت خواهد بود. یک محصول ساده با قطعات کم و احتمال پایین نقص می‌تواند به صورت دستی تا تولید بیش از ۱۰۰,۰۰۰ کالا در سال ساخته شود. با این حال، برای محصولات پیچیده‌تر که ریسک بالای نقص و فرآیندهای صدور گواهینامه سختگیرانه دارند — مانند کلیدهای مینیاتوری و کنتاکتورها — آستانه معمولاً بسیار کمتر از ۵۰,۰۰۰ قطعه است. تصمیم‌گیری ساده نیست. تعدادی از تولیدکنندگان ممکن است بخواهند با فرآیندهای تست و بازرسی نیمه‌خودکار ادامه دهند و مونتاژ دستی را به همان صورت حفظ کنند. سطح اتوماسیون و تعداد ایستگاه‌های کاری خودکار در طول تولید افزایش خواهد یافت. بن‌لونگ اتوماسیون قبلاً خط تولیدی را برای تطبیق با ادغام تدریجی اتوماسیون از نصب ایستگاه‌های کنترل کیفیت نیمه‌خودکار و امکان تنظیمات آینده در خط تولید طراحی کرده است. راهنمای ما در خط تست اتوماتیک MCB چیست؟ ایستگاه‌های فردی و نحوه اتصال آن‌ها را توضیح می‌دهد.

باد پشتیبانی پایداری

پایداری نیروی مثبتی نوظهور است که در حال کسب شتاب می‌باشد. خطوط خودکار نسبت به نمونه‌های دستی خود انرژی کمتری مصرف می‌کنند — آن‌ها لزوماً ماشین‌های کارآمدتری نیستند، اما محصولات خود را سریع‌تر تولید می‌کنند، با حداقل ضایعات تولید و اشغال فضای کمتر. اطلاعات جمع‌آوری شده از خط خودکار برای تهیه گزارش‌های پایداری استفاده می‌شود که روز به روز توسط مشتریان، سرمایه‌گذاران و ناظران بیشتر درخواست می‌شود. تولیدکننده‌ای که قادر به اثبات هزینه‌های انرژی و مواد مرتبط با تولید هر محصول باشد، در موقعیت بهتری برای رقابت در محیط تنظیمات مرزهای کربن و گزارش‌دهی انتشار زنجیره تأمین قرار خواهد داشت.

سوالات متداول

تولید ماشین‌آلات اتوماسیون چیست؟

تولید ماشین‌آلات اتوماسیون اتوماسیون به طراحی و ساخت سیستم‌ها — خطوط مونتاژ، سلول‌های کاری رباتیک، روش‌های تست، نقاله‌ها — اشاره دارد که وظایف تولید را با دخالت کم یا بدون دخالت انسان انجام می‌دهند. این شامل هر چیزی از یک میز تست خودکار مستقل تا یک خط تولید مونتاژ کاملاً یکپارچه می‌شود.

نمونه‌ای از ماشین‌آلات خودکار چیست؟

نمونه معمولی یک خط کالیبراسیون و تست MCB خودکار است. در یک خط کالیبراسیون و تست MCB، همه چیز به صورت خودکار و بدون دخالت اپراتور انجام می‌شود.

چهار شرکت بزرگ در صنعت رباتیک صنعتی چه کسانی هستند؟

نام “چهار بزرگ” در رباتیک صنعتی به FANUC (ژاپن)، ABB (سوئد/سوئیس)، KUKA (آلمان و اکنون بخشی از گروه Midea) و Yaskawa (ژاپن) اشاره دارد. این چهار شرکت برتر در تولید بازوهای رباتیک صنعتی هستند که برای جوشکاری، رنگ‌آمیزی، مونتاژ و جابجایی مواد در سطح جهانی استفاده می‌شوند.

4 نوع اتوماسیون چیست؟

اتوماسیون ثابت (سخت) برای عملیات تک‌محصولی با حجم بالا، اتوماسیون برنامه‌پذیر برای فرآیندهای دسته‌ای، اتوماسیون انعطاف‌پذیر (نرم) برای عملیات چندمحصولی، و سیستم‌های خودکار یکپارچه که کل کارخانه به صورت داده‌محور و کنترل‌شده توسط کامپیوتر است، چهار نوع اصلی اتوماسیون هستند.

منابع

• مک‌کینزی و شرکت — آینده تولید و اتوماسیون. پژوهش در مورد تأثیر اتوماسیون بر بهره‌وری و کیفیت و عوامل بازار کار پشت سرمایه‌گذاری.
• ابتکار بازگردانی تولید — داده‌های سالانه درباره بازگردانی تولید و اتوماسیون. داده‌ها و تحلیل‌ها درباره نقش اتوماسیون در بازگرداندن تولید به آمریکای شمالی و اروپا.
• فدراسیون بین‌المللی رباتیک (IFR) — گزارش رباتیک جهانی. داده‌های سالانه درباره نصب ربات‌های جهانی، ربات‌های تعاملی و چگالی اتوماسیون بر اساس کشور.
• موسسه جابجایی مواد (MHI) - گزارش سالانه صنعت. داده‌ها درباره روندهای سرمایه‌گذاری در اتوماسیون در حوزه حمل و نقل مواد و لجستیک.
• دلویت — تولید دیجیتال و آینده صنعت. پژوهش درباره دلایل اقتصادی اتوماسیون و افزایش بهره‌وری حاصل از پذیرندگان اولیه.

The صنعت تولید ماشین‌آلات اتوماسیون در حال بهره‌مندی از مجموعه‌ای از بادهای موافق ساختاری است، نه چرخه‌ای. نیروی کار در حال فراوان‌تر شدن نیست. استانداردهای کیفیت در حال کاهش نیستند. زمان‌های تحویل برای تطبیق با فرآیندهای دستی طولانی‌تر نمی‌شوند. تولیدکنندگانی که اکنون در مونتاژ، کالیبراسیون و تست خودکار سرمایه‌گذاری می‌کنند — چه یک خط کاملاً یکپارچه یا یک میز کالیبراسیون نیمه‌خودکار — ظرفیت، ثبات و داده‌هایی را می‌خرند که تولید رقابتی در دهه آینده را تعریف خواهند کرد. بنلونگ اتوماسیون این تجهیزات را برای بخش تولید برق طراحی و می‌سازد، زیرا بادهای موافق می‌وزند و کارخانه‌هایی که آن‌ها را می‌گیرند، کارخانه‌هایی خواهند بود که وقتی باد ناگزیر تغییر کند، هنوز قراردادها را برنده می‌شوند.