Полностью автоматизированное или полуавтоматизированное производство: выбор правильной производственной стратегии

Решение о том, автоматизировать ли линию сборки автоматических выключателей (MCB) на электротехническом заводе в Вэньчжоу, уже было принято. Теперь обсуждался вопрос, насколько сильно автоматизировать линию сборки. Полностью автоматизированная производственная линия позволила бы компании использовать всего двух операторов за смену, производя откалиброванный и протестированный автоматический выключатель каждые несколько секунд; однако это потребовало бы значительных капитальных вложений. Полуавтоматическая линия сборки была бы менее дорогой; однако она сохраняла бы некоторые процессы ручной загрузки и передачи, и производила бы меньше автоматических выключателей за смену из-за большего числа сотрудников, участвующих в процессе сборки. Решение о том, использовать ли автоматизированную или полуавтоматическую линию сборки, оказывает значительное влияние на экономику завода в течение следующего десятилетия. Важно иметь четкое понимание определений терминов “автоматизированный” и “полуавтоматический”, преимуществ обеих систем и того, как оценить окупаемость инвестиций перед выбором той или иной системы.

Определение терминов: где проводится граница

Полностью автоматизированный В полностью автоматизированном производстве все задачи выполняются машинами (например, подача, обработка, передача продукта от машины к машине и т.д.) без участия человека в течение нормального производственного цикла. Рабочие на производственной линии постоянно контролируют машину, обеспечивают ее расходными материалами и устраняют любые аварийные ситуации, однако они не касаются продукта. В полуавтоматическом производстве все “основные процессы” (сварка, калибровка, тестирование и печать) выполняются автоматически машинами, но все еще требуется человек для загрузки деталей на приспособление, передачи их между этапами обработки или выгрузки готового продукта. В то время как полуавтоматическая станция калибровки может автоматически калибровать автоматический выключатель после того, как оператор загрузит его в приспособление, полностью автоматизированная система имеет робота или конвейер, который доставляет автоматический выключатель к этой станции или приспособлению без участия оператора. Отраслевые исследования Маккинзи и компания по стратегиям автоматизации производства показывают, что наиболее успешные инвестиции в автоматизацию часто осуществляются поэтапно, сначала автоматизируя наиболее критичные этапы процесса — даже если обработка материалов остается ручной — и добавляя полную интеграцию позже по мере роста объема производства и уверенности.

Как два подхода сравниваются на практике

Когда выбирать полуавтоматизацию: прагматичный путь

A полуавтоматический линия может быть очень полезной, если капитальный бюджет ограничен, производственные серии недостаточно велики, чтобы оправдать полностью интегрированную линию, или ассортимент производимых продуктов меняется достаточно часто, что разработка полностью автоматизированной системы обработки означала бы постоянное перепрограммирование. Например, производитель, выпускающий несколько размеров корпусов MCCB на одной линии, может решить автоматизировать станции калибровки и тестирования (обе являются критическими операциями), но оставить загрузку и выгрузку ручными. Процесс может выполняться последовательно там, где это критично, и при текущем объеме затраты на труд, связанные с загрузкой и выгрузкой продуктов, приемлемы. Такой подход к автоматизации сегодня довольно распространен в электротехнической промышленности и часто используется как промежуточный шаг к полной автоматизации. Benlong Automation поставляет как полуавтоматические, так и полностью автоматические линии для производства MCB и MCCB, и многие полуавтоматические станции — такие как полуавтоматический термокалибровочный стенд для MCB — разработаны с механическими и управляющими интерфейсами, которые позволяют интегрировать их в полностью автоматизированную систему обработки позже, без замены основной станции.

Когда выбирать полную автоматизацию: обязательство к масштабированию

Когда производство находится на высоком уровне, дизайн продукта неизменен, и качество продукта не должно зависеть от переменных, связанных с операторами, используется полностью автоматизированная производственная линия. Это тот тип производственной линии, который выберет предприятие для выпуска миллионов автоматических выключателей в год для экспортных рынков, где один дефектный продукт может привести к аудиту. Автоматические выключатели поступают на линию из бункера, проходят калибровку, тестирование, маркировку и сортировку без вмешательства человека. Выход этого процесса будет однородным, время цикла предсказуемым (благодаря использованию автоматизации), а данные обеспечат полную прослеживаемую историю произведенных деталей. Benlong Автоматизированная сборочная линия MCB является примером такой конфигурации: интегрированная система, которая принимает компоненты с одного конца и поставляет протестированные, сертифицированные выключатели с другого. Для понимания последовательности сборки и тестирования, которую выполняет такая линия, наш гид по Что такое автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей? подробно объясняет каждую станцию.

Четыре типа автоматизации и где размещаются полуавтоматизация и полная автоматизация

Используя базовую систему классификации для промышленной отделки, неавтоматизированная, полуавтоматизированная или полностью автоматизированная система может быть в общем классифицирована относительно других систем с точки зрения их классификации по автоматизации.

• Фиксированная (жесткая) автоматизация: Автоматизированная производственная система была создана для производства одного типа или дизайна продукта (автоматический выключатель), и хотя производитель имеет большую возможность производить этот тип продукта, их способность производить множество различных типов продуктов ограничена (не гибкая).
• Программируемая автоматизация: Программируемая автоматизация — это оборудование, которое позволяет многократно и автоматически создавать различные типы готовой продукции путем изменения рецепта производственного процесса. Хорошим примером использования программируемой автоматизации является полуавтоматический калибровочный стенд (в сочетании с другим оборудованием), который может быть перепрограммирован с использованием нового рецепта для переключения номинала автоматического выключателя для цепи.
• Гибкая (мягкая) автоматизация: Измените расположение и набор машин, чтобы позволить производство различных продуктов без необходимости той же настройки и конфигурации (это больше проблема при обработке, чем при сборке). Само понятие применяется в производстве электрических продуктов, когда конкретная производственная линия используется для производства различных типов автоматических выключателей.
• Интегрированная автоматизация: Все станции в этой интегрированной (полностью автоматизированной) системе находятся в коммуникации друг с другом. Это место называется автоматизированной линией с централизованной MES; здесь полуавтоматизированные и полностью автоматизированные системы встречаются в точке, где они перешли к автоматизации обработки заготовок и готовой продукции и вместе предоставляют данные в центральное хранилище данных.

Ведущие производители автоматизированных производственных систем

Международный рынок имеет множество крупных групповых платформ, а также более мелких, более специализированных специалистов. Многие известные организации участвуют в автоматизации производства, становясь частью общего проекта. Однако, если подумать о глобальном рынке, за пределами крупных многонациональных организаций существует множество компаний, которые регулярно упоминаются в связи с промышленными проектами (как правило).

• Автоматизация ATS (Канада): В качестве глобального поставщика решений по автоматизации мы стали одним из ведущих поставщиков в различных отраслях. Наш акцент на поставке качественной продукции и поддержке наших клиентов демонстрируется нашей способностью работать с обширным списком международных клиентов.
• Rockwell Automation (США): Автоматизированные производственные системы состоят из всех типов производственных решений (частичных, полных), которые включают основные элементы автоматизации и управления (программируемые логические контроллеры - ПЛК -, интегрированные системы (приводы) и программируемые интегрированные архитектуры управления), необходимые для выполнения процессов промышленной автоматизации и автоматизированного производства.
• FANUC (Япония): FANUC является крупнейшим производителем роботов в мире и обеспечивает всю робототехническую обработку, необходимую для многих автоматизированных сборочных процессов.

• Benlong Automation (Китай): Специализированный производитель автоматизированных и полуавтоматических линий сборки и тестирования для низковольтной электротехнической промышленности. Оборудование Benlong охватывает весь спектр — от автономных полуавтоматических калибровочных стендов до полностью интегрированных Автоматизированные производственные линии MCCB, с особой силой в области калибровки, тестирования и управления данными, которые требуются для электрической сертификации. Для покупателя в электротехническом секторе Benlong предоставляет отраслевую инженерную экспертизу, которую общий интегратор должен был бы осваивать за счёт бюджета покупателя.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между автоматизированным и полуавтоматизированным процессом?

Полная автоматизация операций поддерживает подачу, производство, транспортировку, инспекцию и сортировку произведённых товаров без какого-либо вмешательства человека. Для полуавтоматической системы базовые операции автоматизированы, но оператор необходим для загрузки, выгрузки и транспортировки деталей. Главное отличие между двумя системами заключается в том, что обрабатываемые детали относятся к одной категории, а качество основного процесса — к другой категории.

Какие существуют 4 типа автоматизации?

Четыре категории автоматизации включают фиксированную (или жёсткую) автоматизацию, которая используется для массового производства одного продукта; автоматизированные программируемые системы, используемые для пакетного производства; и гибкую (или мягкую) автоматизацию, применяемую при производстве смешанных продуктовых линий. Наконец, все четыре формы автоматизации связаны через использование интегрированных вычислительных систем/технологий.

Что означает полуавтоматический?

Полуавтоматический калибровка, тестирование, сварка и печать как важные этапы выполняются автоматически машиной, но загрузка/выгрузка оператором между каждым циклом не требует участия оператора в управлении самим производственным процессом — это достигается с помощью оборудования, используемого для производства деталей.

В чем разница между полуавтоматическим и автоматическим?

При полуавтоматическом оборудовании оператор нажимает кнопку для запуска одного цикла работы; однако в полностью автоматизированных системах не требуется никаких действий оператора для настройки процесса. Детали перемещаются через автоматизированную систему с помощью конвейера или аналогичных методов, и весь процесс — от подачи до сортировки — происходит автоматически и без ручного вмешательства или участия.

Каков типичный срок окупаемости автоматизации?

Большинство инвестиций в автоматизацию окупаются в течение 18–36 месяцев, что определяется экономией на трудозатратах, повышением эффективности обработки, снижением отходов или брака и предотвращением гарантийных расходов. Кроме того, полуавтоматические рабочие станции обычно имеют гораздо более короткие сроки окупаемости, чем полностью автоматизированные, из-за меньших первоначальных капитальных затрат.

Можно ли позже модернизировать полуавтоматическую линию до полностью автоматической?

Абсолютно, полуавтоматические рабочие станции могут быть спроектированы с механическими и управляющими интерфейсами для автоматизированной обработки. Benlong создала свои полуавтоматические калибровочные и испытательные стенды с возможностью модернизации для поддержки такого типа автоматизации, чтобы производитель мог выбрать автоматизацию обработки только тогда, когда объем производства и бюджет это оправдают — позволяя при этом сохранить существующую основу текущих станций без изменений.

Ссылки

• McKinsey & Company — Стратегии автоматизации производства — Исследования экономики автоматизации и поэтапного подхода к инвестициям в производство.
• Rockwell Automation — Промышленные системы автоматизации и управления — Продукты и рекомендации как для полуавтоматизированного, так и для полностью автоматизированного производства.
• FANUC Corporation — Промышленные роботы и автоматизация — Роботизированные решения для автоматизированных и полуавтоматизированных производственных ячеек.
• Международное общество автоматизации (ISA) — Образовательные ресурсы и стандарты для специалистов по автоматизации.

Выбор между автоматизированным и полуавтоматизированным производством не является соревнованием с единственным победителем. Полуавтоматические линии — это прагматичный, поэтапный и бюджетно ориентированный выбор для производителя, которому необходимо автоматизировать критически важные для качества этапы сейчас и интегрировать обработку позже. Полностью автоматизированные линии — это обязательство по объему, стабильности и данным, которые требует рынок с высоким объемом и строгой сертификацией. Большинство производителей электротехнической продукции начинают с полуавтоматической калибровки и тестирования — этапов, непосредственно влияющих на сертификацию продукции — и добавляют автоматизированную обработку по мере роста объема. Benlong Automation строит оба варианта с одинаковой инженерной строгостью и пониманием процесса электротехнической сертификации, потому что правильное решение — это то, которое соответствует текущей бизнес-реальности и может развиваться вместе с ней завтра.