Благоприятные тенденции в отрасли производства автоматизированного оборудования

Средний производитель электрооборудования в Таиланде заменил свою ручную линию калибровки автоматических выключателей (MCB) на автоматизированное оборудование для тестирования и сборки в 2023 году исключительно из-за уровня дефектов 1,2% у вручную откалиброванных автоматов, что вызвало предупреждение от одного значимого европейского клиента. После двух лет эксплуатации автоматизированной линии уровень дефектов снизился до менее чем 0,05%, время производства удвоилось, и начали появляться контракты, ранее недоступные для участия в тендерах. Инвестиции окупились в течение четырнадцати месяцев. Этот конкретный случай иллюстрирует текущие тенденции, которые стимулируют инвестиции в производство автоматизированного оборудования во всех промышленных секторах и регионах. Труд стал дорогим и труднодоступным там, где ранее был в изобилии, требования к качеству ужесточаются, сроки выполнения сокращаются, а технологии, такие как роботы, системы визуального контроля и программное обеспечение, уже достаточно развиты, чтобы автоматизированные линии перестали быть экспериментальными проектами и рассматривались как предсказуемые капитальные инвестиции с ясной отдачей.

Понимание концепции этих благоприятных факторов — их сущности, того, как они взаимодействуют и в каких областях обладают наибольшей силой — ставит компании перед ключевым вопросом не только о том, внедрять ли автоматизацию, но и когда, в каких частях и в каком порядке это делать. Цель данного руководства — исследовать факты, приводящие к росту инвестиций в автоматизацию в 2025 году и последующие годы, а также возможности с экономической точки зрения в различных отраслях.

Структурные благоприятные факторы: труд, устойчивость и конец оффшоринга

Не технологии являются главным движущим фактором инвестиций в автоматизированное оборудование, а демография. Число квалифицированных работников производства сокращается во всех основных регионах производства. В 2011 году численность китайских рабочих достигла пика и начала снижаться. Япония, Германия, Южная Корея и многие страны Восточной Европы испытывают аналогичный спад. Те работники, которые все еще заняты, получают более высокие зарплаты и имеют больше возможностей для трудоустройства, чем их родители. Производственное предприятие с ручной сборкой сейчас испытывает трудности с поиском работников среди соседей, при этом сталкиваясь с конкуренцией со стороны логистических компаний, торговых центров и поставщиков услуг гиг-экономики, которые предлагают работникам кондиционированные рабочие места и гибкий график.

По данным McKinsey & Company и Института обработки материалов (MHI), ответом на эту проблему является не автоматизация как замена рабочей силы, а использование автоматизации для стабилизации рабочей силы. Автоматизация предоставляет производителям возможность выполнять повторяющиеся и высокоточные операции сборки с меньшим числом операторов. Она также позволяет организациям поручать оставшимся операторам работу более высокого качества.

В условиях демографического сжатия происходит переосмысление цепочки поставок. Из-за перебоев, вызванных многолетней пандемией, в сочетании с геополитической напряжённостью и ростом стоимости перевозок, многие компании начинают реализовывать тренд на возвращение производства (reshoring) и близкое размещение (near-shoring), что означает перенос производства из зарубежных стран обратно в Северную Америку и Европу. Дело в том, что возвращение производства не имеет преимущества низкой стоимости рабочей силы, как причина переноса производства за границу, но значительно выигрывает за счёт производительности, а в условиях экономики с высокими зарплатами это означает автоматизацию. Фактически, компании, которые делают акцент на автоматизации как движущей силе возвращения производства, согласно Reshoring Initiative, значительно увеличились за последние годы.

Технологические попутные ветры: когда инструменты созревают

Современные автоматизированные машины значительно опережают машины 2005 года. Сочетание нескольких технологических тенденций позволит повысить эффективность, гибкость и доступность автоматизированной сборки и тестирования:

• Визуальный контроль и инспекция на базе ИИ. Камерная система, способная обучаться выявлению отсутствующего микровинта или крошечной трещины в керамике, и которую можно научить распознавать новый продукт за часы, а не программировать по правилам неделями, изменила экономику контроля качества. Визуальный контроль стал достаточно быстрым и дешёвым, чтобы использовать его на каждой станции линии, а не ограничиваться только последней точкой инспекции.
• Коллаборативные и мобильные роботы. Кобот, который работает в сотрудничестве с человеком без защитной клетки и может быть перенастроен с одной задачи на другую за день, представляет собой прорыв в инвестициях в автоматизацию. Автономные мобильные роботы (AMR), которые могут перемещаться по заводу без фиксированных маршрутов, сделали автоматизированную обработку материалов доступной для средних компаний, которые не могут позволить себе установку конвейерных систем. Данные Международной федерации робототехники (IFR) показывают, что количество коллаборативных и мобильных роботов ежегодно растёт во всём мире.
• Digital twins and virtual commissioning. С появлением программных технологий производственные линии можно виртуально проектировать, тестировать и моделировать до начала обработки металла. Важнейшая виртуальная модель анализирует узкие места и проверяет циклы. Она также обучает операторов работе с новой системой в виртуальной среде до установки реальной производственной линии, что сокращает время пусконаладочных работ и минимизирует риски неисправной линии.
• Стандартизированные данные и интеграция. Промышленные протоколы позволяют ПЛК одного производителя взаимодействовать с роботом другого производителя и системой визуального контроля третьего — OPC UA, MQTT и PROFINET — достигли такого уровня зрелости, что многопроизводственные автоматизированные линии больше не являются кошмаром с точки зрения проблем интеграции. Данные, прослеживаемость, анализ производства и удалённая диагностика легко проходят по линии, позволяя ей управляться.

Экономические попутные ветры: почему сейчас цифры работают

Инвестиции в автоматическое оборудование являются капитальным решением, а капитальные решения определяются окупаемостью. Попутные ветры, которые склоняют чашу весов в пользу автоматизации, связаны не только с возможностями технологии — они связаны с её стоимостью по сравнению с альтернативами.

Когда эти расходы суммируются за ожидаемый срок службы оборудования, обычно от восьми до пятнадцати лет для автоматизированной линии сборки и тестирования, общие затраты на единицу продукции обычно выгоднее для автоматизации при объёмах производства более нескольких сотен тысяч единиц в год. Для изделий, критичных с точки зрения безопасности и тестируемых индивидуально, таких как автоматический выключатель, медицинское устройство или автомобильный датчик, экономия от одного гарантийного случая или отзыва достаточно, чтобы оправдать капитальные вложения в автоматизацию. Исследования производственной эффективности, опубликованные Deloitte и другими консалтинговыми компаниями, часто показывают, что автоматизация и цифровое производство дают двузначные показатели по производительности, выходу с первого прохода и общей эффективности оборудования.

В каких секторах наблюдаются самые сильные попутные ветры

Инвестиции в автоматизацию распределены крайне неравномерно. Благоприятные условия наиболее выражены там, где производство включает сложные процессы, требования к качеству строги, а уровень оборота достаточен для покрытия инвестиций. Среди наиболее перспективных секторов:

• Электрооборудование и защита цепей. Каждый миниатюрный автоматический выключатель, каждый автоматический выключатель в литом корпусе и каждое устройство защитного отключения должны быть индивидуально откалиброваны и протестированы для соответствия международным стандартам безопасности. Ручная калибровка медленная и переменная. Автоматизированные линии калибровки и тестирования — такие, как разработанные и построенные Benlong Automation — калибруют каждый выключатель по опубликованной временно-токовой характеристике, записывают данные калибровки с привязкой к серийному номеру и отклоняют любые устройства, выходящие за пределы спецификации. Это не опция для производителя, стремящегося к сертификации для экспортных рынков; это требование. Линии Benlong Автоматизированная сборочная линия MCB и Автоматизированная производственная линия MCCB настроены специально для этого применения, интегрируя подачу деталей, сборку, калибровку, тестирование, маркировку и сортировку в единый, связанный с данными поток.
• • Автомобильная промышленность и электромобили.Переход на электромобили привел к появлению совершенно нового ряда процессов сборки — включая укладку модулей аккумуляторов, намотку статора с использованием шпилек и сборку высоковольтных разъемов — которые автоматизируются с самого начала. Однако старомодных ручных линий для замены нет; автоматизация была заложена в продукт и процесс с первого дня.
  • Медицинские устройства и фармацевтика. Процесс автоматизированного наполнения шприцев, сборки ингаляторов и упаковки диагностических наборов сочетает в себе высокопроизводительную механику с визуальным контролем 100% и всей информацией об истории устройства. В соответствии с нормативными требованиями по отслеживаемости автоматизация стала стандартным решением, а не просто улучшением.
  • Переработка пищевых продуктов и напитков. Автоматизированные процессы наполнения, укупорки, маркировки и паллетирования зависят от чистоты, скорости и трудностей с привлечением работников в холодных и влажных условиях. Преимущества — доступность работников и соблюдение норм безопасности пищевых продуктов.

  Автоматизация против ручной сборки: когда происходит переход

  Автоматизация не подходит для всех отраслей и всех производителей. Порог — количество продукции и уровень стабильности продукта, при котором становится экономически целесообразно внедрять автоматизацию — будет различаться в зависимости от сложности и затрат на труд в каждом регионе. Простой продукт с небольшим количеством компонентов и низкой вероятностью дефектов можно производить вручную до выпуска более 100 000 изделий в год. Однако для более сложных продуктов с высоким риском дефектов и строгими процессами сертификации — например, автоматических выключателей и контакторов — порог часто достигается значительно ниже 50 000 штук. Решение не является простым. Некоторые производители могут предпочесть сохранить полуавтоматические процессы тестирования и инспекции, оставив ручную сборку без изменений. Уровни автоматизации и количество автоматизированных рабочих станций будут расти в процессе производства. Benlong Automation уже разработала линейку продуктов, соответствующую постепенной интеграции автоматизации, начиная с установки полуавтоматических рабочих станций контроля качества и позволяющую в будущем корректировать производственную линию. Наше руководство по Что такое автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей? объясняет отдельные станции и их взаимосвязь.

Ветер устойчивого развития

Устойчивое развитие — это новая положительная сила, набирающая обороты. Автоматизированные линии используют меньше энергии, чем их ручные аналоги — они не обязательно являются более эффективными машинами, но производят продукцию быстрее, с минимальными производственными отходами и занимают меньше места. Информация, собираемая с автоматизированной линии, используется для подготовки отчетов по устойчивому развитию, которые все больше востребованы клиентами, инвесторами и регуляторами. Производитель, который может доказать энергозатраты и расход материалов, связанные с производством каждого изделия, окажется в более выгодном положении для конкуренции в условиях регулирования углеродных границ и отчетности по выбросам в цепочке поставок.

Часто задаваемые вопросы

Что такое производство автоматизированного оборудования?

Производство автоматизированного оборудования Автоматизация относится к проектированию и производству систем — сборочных линий, роботизированных рабочих ячеек, методов тестирования, конвейеров — которые выполняют производственные задачи с минимальным или отсутствующим участием человека. Это может быть как отдельный автоматизированный испытательный стенд, так и полностью интегрированная производственная сборочная линия.

Какой пример автоматизированного оборудования?

Типичный пример — автоматическая линия калибровки и тестирования автоматических выключателей (MCB). На линии калибровки и тестирования MCB все выполняется автоматически и без вмешательства оператора.

Кто входит в «большую четверку» индустрии промышленной робототехники?

Название “Большая четверка” в промышленной робототехнике относится к компаниям FANUC (Япония), ABB (Швеция/Швейцария), KUKA (Германия, теперь часть группы Midea) и Yaskawa (Япония). Это четыре ведущих компании по производству промышленных роботизированных манипуляторов, используемых для сварки, покраски, сборки и обработки материалов на глобальном уровне.

Какие существуют 4 типа автоматизации?

Четыре основных типа автоматизации: фиксированная (жесткая) автоматизация для операций с большим объемом однотипной продукции, программируемая автоматизация для пакетных процессов, гибкая (мягкая) автоматизация для операций с разнородной продукцией и интегрированные автоматизированные системы, где весь завод связан данными и управляется компьютером.

Ссылки

• McKinsey & Company — Будущее производства и автоматизации. Исследования влияния автоматизации на производительность и качество, а также факторов рынка труда, влияющих на инвестиции.
• Reshoring Initiative — Ежегодные данные по возвращению производства и автоматизации. Данные и анализ роли автоматизации в возвращении производства в Северную Америку и Европу.
• Международная федерация робототехники (IFR) — Отчет по мировой робототехнике. Ежегодные данные по установкам роботов, коллаборативным роботам и плотности автоматизации по странам.
• Институт погрузочно-разгрузочных работ (MHI) — Ежегодный отраслевой отчет. Данные о тенденциях инвестиций в автоматизацию в области обработки материалов и логистики.
• Deloitte — Цифровое производство и будущее промышленности. Исследования экономической целесообразности автоматизации и прироста производительности, достигнутого ранними пользователями.

Он промышленность производства автоматизированного оборудования движется на фоне набора структурных, а не циклических благоприятных факторов. Трудовые ресурсы не становятся более доступными. Стандарты качества не ослабевают. Сроки выполнения не удлиняются для учета ручных процессов. Производители, которые сейчас инвестируют в автоматизированную сборку, калибровку и тестирование — будь то полностью интегрированная линия или отдельный полуавтоматический калибровочный стенд — приобретают мощность, стабильность и данные, которые определят конкурентоспособное производство в ближайшее десятилетие. Benlong Automation проектирует и производит это оборудование для сектора электротехнического производства, потому что благоприятные факторы дуют, и фабрики, которые их используют, будут теми, кто продолжит выигрывать контракты, когда ветер неизбежно изменится.