Реальная производственная дилемма: “Наша компания зависит от ручной сборки более 500 000 электрических компонентов, при этом предполагаемый процент брака составляет 2,51 ТБ/3Т, и в настоящее время мы сталкиваемся с трудностями в масштабировании производства. Поскольку руководство попросило нас внедрить автоматизированную производственную линию, нам нужна помощь в определении того, с чего начать этот процесс (например, какое оборудование использовать, с какими поставщиками сотрудничать и какова ожидаемая окупаемость инвестиций)”, — директор по операциям среднего по размеру производителя электротехнической продукции.

Автоматизированная производственная линия определяется как последовательность автоматизированных машин, конвейеров, роботов и систем управления, выполняющих производственный процесс с минимальным участием человека. Покупатели в таких отраслях, как автомобилестроение, низковольтное электрооборудование, бытовая электроника или упаковка, при выборе автоматизированной производственной линии увидят прямое влияние на общую производительность, качество продукции, затраты на рабочую силу и соответствие нормативным требованиям. В этом руководстве представлен обзор того, что такое автоматизированная производственная линия, какие типы автоматизированных производственных линий существуют, ключевые критерии выбора решения, преимущества использования автоматизированных производственных линий, а также ответы на многие распространенные вопросы покупателей, чтобы вы могли принять обоснованное решение при покупке автоматизированной производственной линии.

Данное руководство охватывает следующие темы:

• Что такое автоматизированная производственная линия? (Определение и основные компоненты)
• 4 основных типа систем автоматизации (стационарные, программируемые, гибкие, интегрированные)
• Ключевые факторы, которые следует учитывать покупателю: объем, ассортимент продукции, отслеживаемость, рентабельность инвестиций.
• Новые тенденции: автоматизированные транспортные средства (AGV), «тёмные заводы» и инструменты роботизированной автоматизации процессов (RPA).
• Преимущества и недостатки автоматизированных производственных линий
• Реальный пример из практики: автоматизация сборочной линии автоматических выключателей.
• Часто задаваемые вопросы покупателей и инженеров
• Как выбрать подходящего партнера по автоматизации

1. Что такое автоматизированная производственная линия? (Простое объяснение)

В производственной системе, известной как автоматизированная производственная линия, сырье или детали подаются с одного конца, а готовая продукция выходит с другого. Большинство промежуточных операций, таких как сборка, тестирование, сварка и упаковка, автоматизируются с помощью машин, робототехники и конвейерных систем под управлением центральной системы управления (например, ПЛК, ПК или MES). Операторы, как правило, выполняют только погрузку, техническое обслуживание и обработку нештатных ситуаций.

Автоматизированная сборочная линия для автоматических выключателей должна включать как минимум: автоматический подающий механизм – контактный заклепочный станок – термокалибровочный станок – магнитный тестер отключения – лазерную маркировку – сортировку и упаковку. Весь процесс выполняется без ручного вмешательства, время цикла составляет около 2-3 секунд для каждого изделия, а процент брака — менее 0,11 ТП3Т.

2. 4 типа автоматизации (и какой из них подходит для вашего завода)

Всем покупателям следует знать, что автоматизация не выпускается в едином, универсальном варианте. Существует четыре стандартные классификации автоматизации в зависимости от объемов производства и разнообразия продукции:

• Фиксированная (жёсткая) автоматизация: Желателен для производства одного продукта в больших объемах (например, 10 миллионов одинаковых автоматических выключателей в год). Высокие первоначальные инвестиции; более низкая себестоимость единицы продукции в течение длительного периода; высокие затраты на запуск производства. Наилучший вариант, когда продукт имеет длительный жизненный цикл и стабильный прогнозируемый спрос.
• Программируемая автоматизация: Подходит для линий массового производства; компоновка достаточно гибкая, чтобы изменять программное обеспечение для другого типа готовой продукции (например, однополюсный автоматический выключатель против четырехполюсного автоматического выключателя) с умеренным временем простоя (1-2 часа). Хорошо подходит для использования в условиях больших объемов производства и ограниченного ассортимента продукции.
• Гибкая (мягкая) автоматизация: Тип программируемой автоматизации, позволяющий быстро переключаться между различными типами продукции (обычно менее чем за пять минут). Это идеально подходит для тех, кто часто смешивает разные типы продукции и работает в условиях ограниченного производства, например, при создании линии интеллектуальных автоматических выключателей IoT, требующей нескольких различных номиналов и способов связи с другими устройствами.
• Интегрированная автоматизация: Многочисленные автоматизированные производственные процессы (сборка, производство рабочих колес, уплотнений и тестирование деталей) объединены в полностью скоординированную систему с централизованным управлением данными (MES). Эта система обычно используется на крупных заводах, способных работать с максимальной эффективностью без участия человека.

3. Ключевые моменты, которые следует учитывать покупателю перед приобретением автоматизированной производственной линии.

При выборе решений для автоматизированных производственных линий следует учитывать следующие вопросы и запрашивать у поставщиков соответствующие данные:

• Объём производства: Размер вашего объема производства (например, < 500 000; 500 000 – 2 миллиона; >2 миллиона) поможет определить, в какой тип автоматизации следует инвестировать: фиксированную, программируемую или гибкую.
• Ассортимент продукции и частота переналадки: Каково общее количество видов продукции (например, один продукт, два продукта, три продукта, четыре продукта и т. д.), которые вы обрабатываете за одну смену? Если вам приходится выполнять более двух переналадок за смену, вам следует рассмотреть возможность инвестирования в гибкое автоматизированное оборудование, которое может менять рецептуру менее чем за пять минут.
• Требования к качеству и отслеживаемости: Требуют ли ваши клиенты (например, ABB и Schneider Electric) предоставления данных испытаний для каждого отдельного устройства? Полностью автоматизированные линии, включающие испытательные станции и имеющие сетевое подключение к системе управления зданием, обеспечивают полную прослеживаемость, необходимую для соответствия стандартам IEC/UL.
• Пространство и планировка: Какова площадь ваших производственных площадей (например, вы небольшая фабрика, которой потребуется компактная модульная линия, или небольшая фабрика, которая будет использовать мини-интегрированные станки)?
• ROI и период окупаемости: Для определения срока окупаемости разделите общие инвестиции на годовую экономию за счет сокращения трудозатрат, уменьшения количества брака и снижения количества гарантийных претензий. Срок окупаемости линий электротехнических компонентов обычно составляет 6-14 месяцев.

4. Новые технологии автоматизации, о которых должны знать покупатели.

Современные автоматизированные производственные линии включают в себя множество передовых технологий, которые могут иметь следующие последствия для потребителей:

• AGV (автоматизированное транспортное средство)Автоматизированные транспортные средства (AGV) — это мобильные вездеходы, которые помогают перемещать материалы в различные зоны, такие как рабочие места, а также со складов на производственные линии. AGV часто доставляют сырье к различным частям автоматизированной сборочной линии, а также забирают готовую продукцию, уменьшая необходимость в использовании погрузчиков для ручной транспортировки предметов.
• «Темная фабрика» (производство без освещения)Автоматизированный завод работает без участия человека и даже без освещения, поскольку роботы и конвейеры функционируют под покровом темноты. Сегодня в Китае существует несколько примеров полностью автоматизированных «темных заводов» (в секторах электроники и автомобильных запчастей), но для эффективной работы таких предприятий требуется очень высокий уровень автоматизации. Большинство компаний, рассматривающих возможность приобретения «темного завода», обычно начинают с рабочей ячейки, которая представляет собой сочетание частичной автоматизации и частичной работы в обычных условиях (при включенном освещении), постепенно разрабатывая полностью автоматизированные технологические решения для «темных заводов».
• RPA (роботизированная автоматизация процессов)В автоматизированной производственной линии под роботами подразумеваются программные боты, выполняющие такие задачи, как ввод данных, создание отчетов и регистрация данных о качестве (а не физические роботы). Например, программная RPA может использоваться для передачи результатов испытаний с ПЛК на MES, создания диаграмм статистического контроля процессов (SPC) и отправки уведомлений об оповещениях.
• Промышленный интернет вещей и дистанционная диагностикаОблачные технологии позволяют производителям отслеживать использование своих производственных линий, прогнозировать необходимость технического обслуживания и устранять неполадки удаленно — все это помогает свести к минимуму простои в производстве.

5. Преимущества и недостатки автоматизированных производственных линий (краткое изложение для покупателя)

6. Реальный пример из практики клиента: автоматизированная производственная линия для электротехнических компонентов.

Цели: Производство, сборка и тестирование 2 миллионов изделий в год для китайской компании, крупного производителя автоматических выключателей. Проблемы: Ручная сборка и тестирование привели к уровню брака 1,21 TP3T, отсутствию прослеживаемости продукции и высокой текучести кадров. Предложенное решение: Автоматизированная производственная линия, отличающаяся гибкостью благодаря интеграции:

• Автоматизированная система подачи и перемещения грузов
• Шестиэтапная сборка (клепка, установка пружин, сборка дугового желоба)
• Встроенная термокалибровка и магнитная проверка срабатывания
• Лазерная маркировка и визуальный контроль
• Загрузка данных MES для каждого выключателя

Результаты через 6 месяцев:

• Уровень брака снизился с 1,2% до 0.07%
• Производительность увеличилась с 400 единиц/смен до 2000 единиц/смена
• Количество операторов в смену сокращено с 12 до 2.
• Срок окупаемости 8 месяцев

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ) для покупателей

Что такое автоматизированная производственная линия?

Автоматизированная производственная система включает в себя взаимосвязанные станки, ленточные конвейеры и контрольно-измерительные приборы для изготовления продукции с минимальным или полным отсутствием участия человека за счет использования одного или нескольких станков. Использование автоматизированной производственной системы для производства больших объемов высококачественных деталей позволяет создавать готовую продукцию с меньшими затратами, чем при использовании традиционных методов ручного труда.

Что такое полностью автоматизированная производственная линия?

Полностью автоматизированная производственная линия (также называемая полностью автоматической производственной линией) не требует ручного управления, за исключением загрузки сырья в линию и проведения технического обслуживания оборудования. Все операции на производственной линии (т.е. от подачи сырья до готовой продукции) выполняются автоматически, и часто используется робот для перемещения компонентов между различными операциями. Кроме того, полностью автоматизированные производственные линии имеют встроенные станции контроля качества (КК), которые могут выявлять дефектные изделия и отбраковывать их до остановки производства.

Что такое автоматизированные транспортные средства (AGV) в производстве?

Автоматизированное транспортное средство (AGV) — это автономный робот, который следует заданному маршруту, используя один из трех способов: размеченные пути (линии), магнитные полосы или лазерные/визуальные методы (автономная навигация). AGV может подавать пустые поддоны, доставлять компоненты и удалять готовую продукцию с автоматизированной сборочной линии, сокращая ручные операции, связанные с использованием погрузчиков и погрузочно-разгрузочными работами.

Какие существуют 4 типа автоматизации?

Четыре типа автоматизации:
1-й тип: Стационарная (жесткая) автоматизация = (Один продукт, большой объем производства)
2-й тип: Программируемая автоматизация = (Пакетная)
3-й тип: Гибкая (мягкая) автоматизация = (Быстрая перенастройка нескольких вариантов продукции)
4-й тип: Интегрированная автоматизация = (Объединение/синхронизация нескольких автоматизированных линий в единую операцию/заводскую систему)

Существуют ли в Китае настоящие «теневые фабрики»?

Действительно, в Китае существует ряд так называемых “беспилотных заводов”, в том числе цифровой завод Siemens в Чэнду и множество предприятий по производству электроники. Однако для запуска таких заводов требуется полная интеграция автоматизации, хорошо отлаженные процессы и значительные капиталовложения. В результате большинство потенциальных покупателей начинают с полуавтоматизированной или гибкой производственной линии, прежде чем перейти к полностью автоматизированному производству.

Какие существуют 4 типа производства?

Существует четыре основные категории производственной продукции: мелкосерийное производство (малые объемы, большое разнообразие), серийное производство (средние объемы), массовое производство (большие объемы) и непрерывное производство (чрезвычайно большие объемы). Автоматизированные линии, как правило, лучше всего подходят для массового и непрерывного производства товаров, однако гибкие линии могут использоваться для серийного производства с широким ассортиментом продукции и возможностью легкой смены режимов работы.

Какие три основных инструмента RPA существуют?

Инструменты RPA (роботизированная автоматизация процессов) — это не физические роботы, а программные продукты. Три наиболее известные платформы RPA включают UiPath, Automation Anywhere и Blue Prism. Такие отрасли, как производство, используют инструменты RPA для передачи информации о тестировании с ПЛК на системы MES, создания отчетов о качестве и автоматического обновления складских запасов, но не используют RPA для физической обработки материалов.

Каковы преимущества и недостатки автоматизированного производства?

Преимущества: высокая производительность при стабильном качестве, низкая себестоимость единицы продукции, отслеживаемость, повышенная безопасность. Недостатки: высокие первоначальные инвестиции и длительный срок внедрения; требуется квалифицированный технический персонал; меньшая гибкость при крайне малых объемах производства.

Что означает автоматизированная линия?

Автоматизированная производственная линия, где большинство операций (сборка, контроль качества, тестирование и перемещение материалов) выполняются автоматизированным оборудованием, а не людьми, иногда называется ‘автоматизированной’ или ‘автоматизированной производственной линией’. Примером такого оборудования может служить автоматизированная ячейка для заклепок; однако полный комплекс взаимосвязанных машин, обеспечивающих последовательность операций, также может считаться автоматизированной линией.

8. Как выбрать подходящего поставщика автоматизированных производственных линий

После определения продукта, объема производства и бюджета, оцените поставщиков по следующим критериям:

• Опыт работы в отраслиЧто касается конкретных категорий вашей продукции (например, автоматические выключатели, реле и/или переключатели), предоставили ли вы какие-либо рекомендации?
• Возможность индивидуальной настройкиМогут ли они разработать оснастку и испытательные стенды, специально предназначенные для вашего продукта?
• Соответствие стандартамСоответствует ли их продукция стандартам IEC, UL или другим необходимым стандартам?
• Интеграция данныхМогут ли они обеспечить подключение к MES/ERP (OPC UA, Modbus TCP и т. д.)?
• Послепродажная поддержкаКакую гарантию, наличие запасных частей и возможность удаленной диагностики они предоставляют?

Запросите технико-экономическое обоснование или проведите тестовый запуск. Выбранный вами поставщик (Benlong Automation) проведет обследование вашего оборудования на своих устройствах и предоставит вам полный отчет, с которым вы сможете работать, прежде чем принять окончательное решение о типе или количестве продукции, которую вы хотите заказать.

Понимание объемов производства, ассортимента продукции и требований к качеству, а также бюджетных ограничений являются ключевыми факторами при выборе подходящей автоматизированной производственной линии. Существует четыре класса автоматизации (фиксированная, программируемая, гибкая, интегрированная), которые различаются по компромиссу между производительностью и гибкостью. Дополнительные технологии, такие как автоматизированные транспортные средства (AGV), «темные заводы» и роботизированная автоматизация процессов (RPA), предлагают дополнительные способы повышения эффективности, но каждый из них должен оцениваться исходя из ваших потребностей. Автоматизированные линии продемонстрировали ряд преимуществ, включая процент брака, как правило, ниже 0,11 TP3T, производительность в 25-30 раз выше, чем при ручном управлении, и окупаемость в течение 14 месяцев. Для облегчения выбора подходящего решения следует использовать контрольный список покупателя и часто задаваемые вопросы, а также всегда оценивать любое потенциальное решение путем пробного запуска собственной продукции.

Компания BenLong Automation разработала и внедрила автоматизированные производственные линии для автоматических выключателей (MCB, MCCB, ACB), контакторов, переключателей и устройств защиты от перенапряжения. Для бесплатной предварительной оценки и расчета рентабельности инвестиций, пожалуйста, свяжитесь с одним из инженеров.