Преимущества решений для промышленной автоматизации с точки зрения эффективности

Среднее по размеру электротехническое предприятие в Пуне сразу же увеличило производительность на 401 тонну на 3 тонны, заменив ручную сборку миниатюрных автоматических выключателей интегрированной автоматизированной сборочной линией. Однако шесть месяцев спустя производитель обнаружил еще более удивительную статистику: процент возвратов по гарантии на миниатюрные автоматические выключатели снизился на 661 тонну на 3 тонны. Автоматизированная калибровочная станция, камера визуального контроля и роботизированная сборочная ячейка не только увеличили скорость сборки выключателей, но и повысили стабильность и точность сборки до уровня, недостижимого при ручной сборке. В этом и заключается истинная суть решений в области промышленной автоматизации: ощутимая эффективность работы достигается в первый же день эксплуатации; повышение качества обеспечивается годами использования. Сочетая повышение эффективности работы с улучшением качества, промышленная автоматизация превратит производственное предприятие из производителя продукции приемлемого качества в поставщика сертифицированной продукции экспортного качества, при этом затраты будут ниже, чем при ручной сборке.

Что на самом деле дает промышленная автоматизация?

Промышленная автоматизация Системы управления используются для эксплуатации машин и процессов с минимальным участием человека посредством систем управления, включая ПЛК, роботы, конвейеры, системы машинного зрения и программное обеспечение. Этот термин охватывает все, от роботизированных сварочных ячеек до полностью автоматизированных производственных линий, работающих в три смены без участия человека. Для каждого показателя производства, соответствующего требованиям, можно измерить следующие параметры: производительность, процент брака, стоимость рабочей силы на единицу продукции, энергопотребление и потери материалов; а также насколько легко можно увеличить производство без найма дополнительных сотрудников или пропорционального увеличения численности персонала.

Исследование опубликовано Маккинзи и компания Исследование влияния цифрового производства и автоматизации показывает, что автоматизированные производственные линии регулярно обеспечивают повышение производительности на 25–501 тонну на 3 тонны и снижение количества дефектов на 50–801 тонну на 3 тонны по сравнению с ручной или полуавтоматической сборкой. Это не амбициозные цифры — это задокументированный опыт производителей в автомобильной, электронной, медицинской и потребительской отраслях. Институт погрузочно-разгрузочных работ (MHI) Аналогичным образом, сообщается, что инвестиции в автоматизацию тесно коррелируют со снижением эксплуатационных расходов и повышением стабильности качества продукции.

Как автоматизация повышает эффективность: важные цифры

Аргументы в пользу эффективности решения для промышленной автоматизации основывается на нескольких неприводимых показателях:

• Пропускная способность. Цикл работы автоматизированной конвейерной системы постоянен и не зависит от усталости рабочих, смен или различий в обучении. Ручная конвейерная система может произвести приблизительно 300 электрических выключателей с 10 сотрудниками за одну смену. Автоматическая конвейерная система, производящая такое же количество электрических выключателей, может произвести от 600 до 900 выключателей за одну смену с двумя сотрудниками, контролирующими работу оборудования.
• Выход продукции с первого раза. Все автоматизированные станции проверяют соответствие узлов требуемым спецификациям, прежде чем они попадут в дальнейшую цепочку. Для этого они проводят проверку момента затяжки, проверку целостности цепи и визуальную проверку всех узлов перед отправкой их дальше по производственной линии. Дефектные узлы (те, которые не проходят один или несколько из трех тестов) не отправляются в дальнюю цепочку. Таким образом, они никогда не попадают к потребителям. Кроме того, в регулируемых отраслях существует существенная разница между “отзывом” и “сертифицированной продукцией” из-за использования этих этапов проверки.
• Стабильность рынка труда. Автоматизация снижает зависимость от большого количества квалифицированных рабочих на сборочных линиях в тех регионах мира, где рабочая сила дефицитна, очень дорога или где высока текучесть кадров. Немногие оставшиеся операторы прошли дополнительное обучение новым навыкам; они контролируют сборочную линию, проводят профилактическое обслуживание оборудования и оценивают качество выпускаемой продукции, вместо того чтобы целый день выполнять одну и ту же ручную операцию.
• Энергетические и материальные отходы. Автоматизированные системы используют только то, что необходимо для создания сварного шва (энергию, такую как сварочный ток или тепловая нагрузка). Благодаря обратной связи с замкнутым контуром мы можем получать только то, что необходимо, тогда как ручные процессы допускают избыточное добавление энергии (энергетические потери). Это связано с тем, что оператор, выполняющий сварку вручную, как правило, использует больше энергии в качестве запаса прочности, чем при использовании автоматизированного сварочного аппарата с обратной связью с замкнутым контуром, регулируя сварочный импульс на основе измеренного сопротивления; таким образом, избегая холодной сварки и чрезмерного выталкивания металла, которые произошли бы при ручной сварке.

Преимущества автоматизации в различных отраслях

Электрооборудование и защита цепей

Для производителей таких устройств, как автоматические выключатели, автоматические выключатели с регулируемой мощностью, автоматические выключатели переменного тока, контакторы и устройства защиты от перенапряжения, автоматизация помогает решить одну конкретную производственную проблему — необходимость сборки, калибровки и тестирования каждого устройства. Все выключатели являются устройствами безопасности и не могут быть протестированы серийно; вместо этого каждое устройство должно калиброваться индивидуально. Ручная калибровка медленная, зависит от оператора и является неравномерной. Автоматизированные линии калибровки и тестирования — такие как те, что разработаны и построены компанией Benlong Automation — калибруют тепловые и магнитные характеристики срабатывания каждого выключателя за считанные секунды, сохраняют данные калибровки и отбраковывают любые устройства, не соответствующие заданному диапазону. В результате каждый выключатель будет срабатывать стабильно в соответствии с заданной характеристической кривой каждый раз, независимо от неравномерности, вносимой ручной калибровочной системой. Для получения подробной информации о технических характеристиках этих систем, ознакомьтесь с нашим руководством. Что такое автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей? поясняет назначение каждой станции.

Автомобильные и электромобильные компоненты

Автомобильная промышленность, одна из первых отраслей, внедривших крупномасштабную автоматизацию, испытывает растущую потребность в роботизированных решениях в связи с быстрым переходом на электромобили (EV). Например, аккумуляторные батареи, силовая электроника и катушки электродвигателей электромобилей должны соединяться (например, свариваться) и тестироваться с такой точностью, которая недостижима при ручной сборке. Автомобильные производители запускают свои автоматизированные сборочные линии с гораздо более высокой скоростью (тактовое время теперь измеряется секундами) и внедрили системы контроля качества в режиме реального времени, чтобы гарантировать, что на автомобиль не будут установлены дефектные узлы.

Медицинские изделия и фармацевтические препараты

Для производства медицинских изделий производителям необходимы как отлаженные процессы, так и полная прослеживаемость. Автоматизированные системы сборки и контроля обеспечивают это за счет документации (например, всех параметров сварки, значений крутящего момента и результатов визуального контроля), необходимой для подачи документов в регулирующие органы. Это не просто пример автоматизации для повышения эффективности; это также подтверждение того, что каждая единица продукции была изготовлена правильно с использованием установленного процесса.

Переработка продуктов питания и напитков

Автоматизированные линии для розлива, укупорки, маркировки и упаковки снижают вероятность загрязнения из-за контакта с человеком. Они работают быстрее, чище и с меньшим количеством отходов, чем полуавтоматизированные линии, и их легче чистить, поскольку их можно очищать на месте без разборки.

Для более широкого понимания роли автоматизации в этих различных секторах, ознакомьтесь с нашим обзором... Что такое автоматизация? обеспечивает базовый контекст.

Четыре типа автоматизации и их применение.

Использование четырех основных категорий промышленной автоматизации позволяет разработать стандартизированный метод подбора решения по автоматизации в соответствии с производственными требованиями.

• Фиксированная (жёсткая) автоматизация: Сборочная линия со специализированными производственными мощностями, ориентированная только на один тип продукции. Линия по сборке автоматических выключателей будет производить семейство автоматических выключателей с максимальной скоростью. Сборочная линия требует значительных первоначальных инвестиций, но обеспечит самую низкую себестоимость единицы продукции.
• Программируемая автоматизация: Перепрограммируемые устройства для нескольких продуктов в рамках одного семейства (например, роботизированная ячейка для пайки различных типов печатных плат). Средний объем производства и гибкость.
• Гибкая (мягкая) автоматизация: Системы, предусматривающие минимальную переналадку между продуктами, обычно использующие роботов с визуальным управлением и модульную оснастку, подходят как для контрактного производства, так и для изменения ассортимента продукции.
• Интегрированная автоматизация: Концепция Индустрии 4.0 реализуется с помощью интегрированной компьютерной системы, в которой вся проектная информация поступает непосредственно в производство, а каждая станция взаимодействует с единой центральной системой управления производством (MES).

Во сколько обходится автоматизация и какую отдачу она приносит.

Окупаемость рассчитывается не только на основе экономии трудозатрат, но и на увеличение производительности, сокращение брака и предотвращение расходов на гарантийный возврат и проверку качества. Производитель, окупающий полностью автоматизированную линию по производству автоматических выключателей за 36 месяцев, фактически приобретает конкурентное преимущество, которое сохраняется на протяжении 10-15 лет эксплуатации оборудования.

Будущее промышленной автоматизации

Несколько тенденций формируют следующее поколение решения для промышленной автоматизации. Искусственный интеллект и машинное обучение проникают в производственные процессы: система машинного зрения с поддержкой ИИ может обнаружить едва заметный дефект, который система, основанная на правилах, пропустит, а алгоритм машинного обучения может предсказать отказ двигателя за несколько дней до его возникновения. Цифровые двойники — виртуальные копии физической производственной линии — позволяют производителю моделировать запуск нового продукта, оптимизировать компоновку линии и обучать операторов до установки первой физической машины. А конвергенция операционных технологий (ОТ) и информационных технологий (ИТ) означает, что каждая автоматизированная станция становится источником данных, поступающих на центральную аналитическую платформу, которая обеспечивает в режиме реального времени информацию о производстве как для руководителя завода, так и для генерального директора.

Для производителей электрооборудования будущее уже на подходе. Линия по калибровке автоматических выключателей, сохраняющая данные калибровки в облачной базе данных, — это не далёкая идея, а уже реальность. Компания Benlong Automation производит... Автоматизированные линии тестирования автоматических выключателей и Автоматизированные производственные линии MCCB Сегодня мы обеспечиваем интеграцию данных, потому что завтрашний автоматический выключатель будет не только безопаснее, но и умнее, и производственная линия, которая его производит, тоже должна быть умнее.

Часто задаваемые вопросы

Что такое промышленная автоматизация?

Промышленная автоматизация Автоматизация — это применение таких технологий, как роботы, ПЛК, конвейеры, датчики и программное обеспечение, для производства продукции, где требуется минимальное или полное отсутствие участия человека. Автоматизация может осуществляться как с помощью одной автоматизированной станции, так и путем интеграции всей производственной линии в единую систему.

Какие существуют 4 типа автоматизации?

Существует четыре типа автоматизации: фиксированная (жесткая) автоматизация для производства больших объемов единичных изделий, программируемая автоматизация для серийного производства, гибкая (мягкая) автоматизация для смешанных производственных линий и интегрированная автоматизация, при которой компьютерные и информационные соединения управляют производством на всех этапах завода.

Что такое правило 80/20 для автоматизации?

При автоматизации процессов улучшение качества достигается за счет автоматизации критически важных, высокоточных задач, наиболее подверженных человеческим ошибкам. Поэтому сосредоточение внимания на задачах, требующих автоматизации, принесет наибольшую отдачу от вложенных в автоматизацию средств.

Какие 5 инструментов автоматизации входят в число лучших?

К средствам автоматизации, используемым в производственных процессах, относятся ПЛК, промышленные роботы, системы визуального контроля, автоматизированные транспортные средства (AGV) и программное обеспечение MES. Каждый тип средства автоматизации выполняет определенную роль в сборе, управлении, перемещении, проверке и обработке данных на автоматизированной производственной линии.

Ссылки

• McKinsey & Company — Цифровое производство и Индустрия 4.0 — Исследование влияния автоматизации на производительность, качество и себестоимость продукции в производстве.
• Институт погрузочно-разгрузочных работ (MHI) — Ежегодный отраслевой отчет — Данные о тенденциях инвестиций в автоматизацию и темпах ее внедрения в различных секторах обрабатывающей промышленности.
• Международное общество автоматизации (ISA) — Стандарты и образовательные ресурсы для систем промышленной автоматизации и управления.
• Мир автоматизации — Отраслевое издание, посвященное технологиям автоматизации, их применению и примерам использования в различных секторах обрабатывающей промышленности.

Эффективность и преимущества решения для промышленной автоматизации Это не обещания на будущее. Это задокументированный опыт каждого производителя, который перевел критически важную операцию с ручного режима на автоматизированный и наблюдал рост производительности, снижение количества дефектов и уменьшение себестоимости единицы продукции. Будь то автоматический выключатель, медицинское устройство или автомобильный компонент, логика одна и та же: сначала автоматизировать высокоточные, повторяющиеся операции, инвестировать в тестирование и проверку, которые превращают продукт из “собранного” в “сертифицированный”, и построить производственную линию, которая генерирует данные, а не только продукцию. Компания Benlong Automation проектирует и создает автоматизированные системы сборки и тестирования для электротехнической отрасли — потому что автоматический выключатель, защищающий цепь, сам по себе должен быть изготовлен с той точностью, которую может обеспечить только автоматизированный, проверенный процесс.