Решения для высокоскоростной автоматизации

Немецкий производитель контакторов столкнулся с задачей увеличения производства с 600 до 2000 единиц в час без дополнительной площади и нашел решение в инвестировании в линию высокоскоростной автоматизации. Эта производственная линия включает сборку, калибровку, тестирование и маркировку в непрерывном синхронизированном процессе с циклами, измеряемыми в секундах. Она состоит из поворотного индексирующего стола, машин с визуальным управлением для захвата и размещения, автоматизированных винтовых станций, а также 100-процентных электрических испытательных станций под централизованным управлением ПЛК и MES-программиста. Срок окупаемости составил уже 20 месяцев, при этом количество дефектов ниже 0,1 процента. Высокоскоростная автоматизация здесь означает более быстрое производство, но кроме того, это также точность, повторяемость и документирование производственных процессов, которые невозможно достичь при трудоемких процессах. Всем производителям следует получить представление о том, к каким технологиям высокоскоростной автоматизации они могут получить доступ, кто являются существующими производителями и какова цена внедрения таких технологий.

Что определяет высокоскоростную автоматизацию

Высокоскоростная автоматизация — это не просто более быстрая версия традиционной автоматизации. Это концепция проектирования, при которой каждая часть производственной системы — обработка оборудования, выполнение процесса, сбор информации и контроль качества — разрабатывается с целью минимизации времени цикла самой медленной станции. В высокоскоростной автоматизации тактовое время обычно составляет менее пяти секунд, а в некоторых отраслях, таких как фармацевтическая фасовка и сборка электронных устройств, оно составляет менее секунды. Достижение таких скоростей требует не только быстрых приводов, но и полной интеграции механики, электроники и управления; исключения возможности ручного вмешательства и принятия решений на любом этапе производства; использования высокоскоростных систем визуального контроля и обработки данных для проверки каждого изделия без создания узких мест.

При осуществлении таких инвестиций любой производитель должен учитывать различные факторы, включая требуемую производительность, физические характеристики продукта (например, вес, размер, хрупкость), необходимую точность и повторяемость, юридические ограничения и жизненный цикл продукта. Если производственная линия должна выпускать стабильный продукт в течение нескольких лет, целесообразно выбрать фиксированную автоматизацию. Если же производственная линия должна часто изменяться, важно использовать тип автоматизации, позволяющий быстро менять рецепты продукта, а именно программируемую или гибкую автоматизацию. Наш обзор Что такое автоматизация? предоставляет базовую структуру для понимания этих различных уровней.

Высокоскоростная автоматизация в ключевых отраслях промышленности

Электрические защитные устройства (автоматические выключатели, автоматические выключатели с распределительным щитом, контакторы)

Электротехническая промышленность значительно продвинулась благодаря использованию высокоскоростной автоматизации, которая позволяет производственной линии изготавливать малые автоматические выключатели и электромеханические реле каждые две-четыре секунды. И самым важным аспектом является то, что данные, собранные в процессе производства, записываются в цифровом виде. Хотя калибровка и тестирование обязательны для каждого защитного устройства, они становятся узким местом в ручном процессе, если не автоматизировать их. Высокоскоростная инъекция тока, измерение времени срабатывания в реальном времени, а также моторизованная регулировка калибровки устраняют узкое место в цепочке и позволяют гарантировать, что каждое выпущенное устройство соответствует заданной временно-токовой характеристике. Ан Автоматизированная сборочная линия MCB интегрирует подачу, сборку, калибровку, тестирование и маркировку в единую высокоскоростную последовательность, производя полностью сертифицированный выключатель за секунды. Для производителей контакторов AC contactor automatic assembly and testing production line обрабатывает полный процесс от сварки контактов до окончательного электрического теста. Эти системы обеспечивают производительность, которая делает сертификацию IEC и UL экономически оправданной при глобальных объемах.

Автомобили и электромобили

Автомобильный сектор давно считается лидером в области высокоскоростного производства. Например, современные линии сварки кузовов способны выполнять от 60 до 90 сварочных операций в час, а линии сборки двигателей достигли скорости от 30 до 60 секунд на один двигатель. В последние годы технологические достижения внедрили несколько высокоскоростных процессов в производстве электромобилей, таких как процесс намотки статора с использованием технологии hairpin, сварка аккумуляторных модулей и сборка высоковольтных разъемов в электродвигателях. FANUC и KUKA являются одними из лидеров в производстве роботов для высокоскоростного производства.

Медицинские изделия и фармацевтические препараты

В медицинском секторе регулирование играет ключевую роль в определении высокоскоростной автоматизации наряду со скоростью. Система, автоматически заполняющая шприцы со скоростью 400 единиц в минуту, должна учитывать необходимость стерильности, проверку веса во всех случаях и запись объема в историю устройства. Высокая скорость и полная валидация и прослеживаемость идут рука об руку в процессе сборки ингаляторов, упаковки диагностических наборов и производства хирургических нитей. Интеграторы, такие как Автоматизация ATS специализируются на этом требовательном пересечении скорости и соответствия требованиям.

Переработка продуктов питания и напитков

В пищевой и напитковой промышленности высокоскоростные линии розлива, укупорки и маркировки работают со скоростью сотен или тысяч бутылок в минуту, где системы визуального контроля обеспечивают правильный уровень наполнения, крышки и этикетки. Также существуют требования к очистке на месте (CIP) и быстрой смене ассортимента продукции. Основными задачами автоматизации являются механическая обработка, чистота и высокая скорость работы упаковочного оборудования, поставляемого такими компаниями, как Krones и Tetra Pak.

Бытовая электроника

Процесс производства смартфонов, носимых устройств и мелкой электроники следует сложному процессу, который включает в себя сборку сотен компонентов. Компоненты будут включать болты, разъемы и гибкие цепи, а процесс сборки будет опираться на использование роботов, которые точно размещают компоненты на микрометровом уровне, технологию лазерной сварки и оптический контроль. Сборка занимает всего несколько секунд, а сборочные линии могут быстро адаптироваться к изменяющимся моделям продукции.

Автоматизация против ручной работы: разделение по скорости и качеству

При сравнении традиционных производственных линий с высокомеханизированными аналогами важно помнить, что высокая производительность — это не только количество единиц, произведенных за час. Что действительно отличает два типа производственных процессов, так это уровень стабильности работы, качество документации, а также соответствие требованиям стандартов качества, установленных соответствующими экспортными рынками. В таблице приведено сравнение по критериям, важным для любого производственного менеджера или специалиста по закупкам.

Сколько стоит система высокоскоростной автоматизации?

Капитальные вложения в высокоскоростную автоматизацию сильно варьируются в зависимости от сложности продукта, требуемой производительности и уровня интеграции. В таблице ниже приведены ориентировочные бюджетные диапазоны для комплексных автоматизированных линий, без учета инфраструктуры здания и стоимости специализированного инструмента для продукта.

Окупаемость инвестиций в тщательно определённую высокоскоростную производственную линию обычно составляет от 12 до 24 месяцев, учитывая экономию на рабочей силе, увеличение объёма грузоперевозок и снижение отходов и расходов на гарантии. Если производитель доказывает, что автоматическая линия производит товары с меньшими затратами на производство и более высоким качеством, чем человеческие работники, то этот проект легко финансируется, и его ROI можно легко рассчитать. Различные исследовательские организации, такие как McKinsey & Company и Deloitte, доказали, что высокоскоростная автоматизация, реализованная в правильных процессах, является одной из самых прибыльных и эффективных инвестиционных возможностей для производителей.

Выбор правильного партнёра по высокоскоростной автоматизации

Выбор поставщика решений по высокоскоростной автоматизации — это стратегический шаг, который ваша производственная площадка будет использовать как минимум в течение десятилетия. Вы можете использовать следующие критерии для поиска надёжного партнёра:

• Специфический опыт в вашей категории продукции. Компания, которая установила линии быстрой калибровки и тестирования для автоматических выключателей, обладает знаниями о требованиях к электрическим испытаниям, проблемах, связанных с обработкой контактов, и критериях сертификации. Если у компании нет этих знаний, потребуется время и ресурсы для их освоения.
• Внутренние инженерные и производственные возможности. Партнёр должен контролировать механическое строительство, электротехнику, управление и разработку программного обеспечения под одной крышей. Разделение ключевых областей создаёт риск несовместимости между различными сферами.
• Гарантии по времени цикла и выходу продукции. Уважаемый интегратор должен устанавливать тактовое время и показатель выхода продукции с первого прохода в требованиях приёмки, а также предусматривать меры в случае их невыполнения во время заводских приёмочных испытаний (FAT).
• Поддержка после установки и запасные части. Предприятие, работающее круглосуточно и без выходных, требует технической поддержки в течение нескольких часов, а также наличия важных запасных частей. Сервисная инфраструктура почти так же важна, как и компетентность партнёра в инженерии.

Часто задаваемые вопросы

Какие существуют 4 типа систем автоматизации?

Существует четыре вида автоматизации: первая — фиксированная или жёсткая автоматизация, предназначенная для производства одного типа изделий в больших масштабах; вторая — программируемая автоматизация, используемая в серийном производстве; третья — гибкая или мягкая автоматизация, применяемая на смешанных производственных линиях; и, наконец, интегрированная автоматизация, при которой производство осуществляется с помощью компьютеров, а данные используются во всех процессах. Высокоскоростная автоматизация может применяться в обеих упомянутых системах.

Кто является крупнейшей компанией по автоматизации в мире?

Siemens — крупнейшая компания в индустрии промышленной автоматизации по объёму выручки и глобальному влиянию, занимая первое место впереди ABB, Rockwell Automation и Schneider Electric. Указанные компании производят ПЛК, приводы и системы управления, которые составляют основу большинства существующих автоматизированных заводов.

Какие 10 лучших инструментов автоматизации?

Распространённые инструменты автоматизации, широко используемые в современном производстве, включают ПЛК, промышленных роботов, машинное зрение, коллаборативных роботов (также известных как коботы), автономных мобильных роботов (сокращённо AMR), программное обеспечение MES, платформы цифрового двойника, решения предиктивного обслуживания на базе ИИ, сети датчиков IIoT и системы быстрого сбора данных.

Какая компания является ведущей в области автоматизации в США?

Rockwell Automation Штаб-квартира Rockwell Automation находится в Милуоки, Висконсин; это крупнейшая специализированная компания по промышленной автоматизации в Соединённых Штатах. Семейство ПЛК Allen-Bradley и предложение FactoryTalk используются на предприятиях в Северной Америке и по всему миру.

Ссылки

• McKinsey & Company — Будущее производства и автоматизации. Исследования производительности и окупаемости инвестиций в высокоскоростную автоматизацию в различных отраслях.
• Deloitte — Цифровое производство и Индустрия 4.0. Анализ окупаемости и конкурентных преимуществ автоматизированного производства.
• FANUC Corporation — высокоскоростная робототехника и заводская автоматизация. Ведущий мировой производитель промышленных роботов и систем ЧПУ.
• ATS Automation — высокоскоростные системы сборки и тестирования. Глобальный интегратор автоматизированных производственных систем для наук о жизни, фармацевтики и потребительских товаров.

Решения для высокоскоростной автоматизации превращают процесс, зависящий от скорости, внимания и последовательности человека, в процесс, основанный на точности, повторяемости и записи данных машины. Для производителя электрооборудования, поставщика автомобильных комплектующих и производителя медицинских устройств инвестиции в линию, которая работает за секунды, а не минуты, означают разницу между конкуренцией по цене на локальном рынке и конкуренцией по качеству и объёму на глобальном. Benlong Automation строит высокоскоростные линии сборки и тестирования для сектора производства электрооборудования, потому что автоматический выключатель, который должен надёжно срабатывать тысячу раз, должен быть изготовлен с той скоростью и точностью, которые может обеспечить только автоматизированный, проверенный процесс.