Jak ewoluuje automatyzacja procesów produkcyjnych?
PexelsO konieczności automatyzacji procesów, nie tylko produkcyjnych, nie trzeba dziś chyba już nikogo przekonywać. Lista potencjalnych korzyści jest naprawdę długa. W praktyce występują różne kategorie czy też poziomy automatyzacji, dlatego firmy powinny uwzględnić różne czynniki, żeby wybrać optymalne rozwiązania.
Automatyzację procesów w największym skrócie można scharakteryzować jako zastępowanie pracy ludzkiej przez maszyny, roboty, systemy transportowe i inne technologie, których celem jest zminimalizowanie obecności człowieka do niezbędnego minimum. Jej celem jest przede wszystkim zwiększenie wydajności tych procesów, szybsze tempo produkcji i ograniczenie jej kosztów. Coraz częściej, ze względu na pojawiające się problemy z dostępnością odpowiednio wykwalifikowanych pracowników, automatyzacja jest też absolutną koniecznością, żeby przedsiębiorstwo mogło realizować wszystkie procesy bez zakłóceń. Korzyści automatyzacji produkcji:
- zwiększona produktywność – automatyzacja umożliwia zwiększenie tempa produkcji, skrócenie czasu realizacji i krótsze przestoje,
- obniżenie kosztów – zmniejszenie kosztów pracy i energii, ograniczenie odpadów i zminimalizowanie błędów człowieka może zapewnić firmie znaczne oszczędności,
- lepsza jakość produktów – automatyzacja procesów produkcyjnych minimalizuje błędy ludzkie i zapewnia stałą, wysoką jakość produktów,
- zwiększona konkurencyjność – powyższe korzyści mogą przełożyć się na poprawę konkurencyjności rynkowej przedsiębiorstwa,
- bezpieczeństwo pracy – zmniejszenie udziału człowieka w realizowanych procesach produkcyjnych minimalizuje ryzyko wypadku i urazów pracowników,
- większy komfort pracy – automatyzacja w pierwszej kolejności zastępuje uciążliwą pracę fizyczną, która może szkodzić zdrowiu i życiu pracowników,
- tworzenie nowych miejsc pracy – zautomatyzowane rozwiązania przyczyniają się do tworzenia nowych miejsc pracy.
O automatyzacji najczęściej mówi się w kontekście produkcji przemysłowej. Trend ten jest jednak coraz bardziej widoczny również w innych sektorach, m.in. w sektorze rolniczym, wydobywczym, transporcie, opiece zdrowotnej, handlu, usługach finansowych czy IT.
W stronę pełnej automatyzacji
Procesy produkcyjne charakteryzują się różnym poziomem automatyzacji, które różnią się stopniem uczestnictwa w nich człowieka. W najprostszych systemach automatyzacji rola ludzi jest stosunkowo duża – większa niż maszyn i innych zautomatyzowanych technologii, które pełnią najczęściej rolę pomocniczą. Operator jest nie tylko odpowiedzialny za nadzór danego procesu, ale również w nim bezpośrednio uczestniczy.
W systemach mieszanych całość lub większą część zadań produkcyjnych wykonują maszyny, a operator przede wszystkim uruchamia, zatrzymuje i nadzoruje
cały proces. Człowiek może również załadowywać materiał do maszyny i odbierać gotowy produkt, choć niektóre z tych czynności również mogą być zautomatyzowane.
W najbardziej zautomatyzowanych obecnie systemach operator przede wszystkim nadzoruje pracę maszyn i całego procesu. Nie bierze bezpośredniego udziału w realizowanych pracach. Ewentualnie może odpowiadać za przepływ materiału między poszczególnymi etapami procesu produkcyjnego (gniazdami roboczymi). W nowoczesnych fabrykach jednak również te czynności coraz częściej stają się zautomatyzowane.
Mówiąc o poziomie automatyzacji zakładu produkcyjnego, należy również uwzględnić inne procesy, nie tylko te związane bezpośrednio z wytwarzaniem produktu. Istotne są bowiem również zadania transportowe, manipulacyjne, a nawet kontrolne.
Trzy rodzaje automatyzacji produkcji
Zautomatyzowane procesy mogą przybierać różnorodne formy. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje automatyzacji – stałą, programowalną i elastyczną – które charakteryzują się innym podejściem do realizowanych zadań. Każda z nich ma swoje zalety i może być optymalna w zależności od specyfiki produkcji danego przedsiębiorstwa.
Automatyka stała (lub stacjonarna) charakteryzuje się realizacją przez dłuższy czas jednego zadania produkcyjnego. Ten rodzaj automatyzacji jest zwykle wykorzystywany do wykonywania powtarzalnych zadań i wielokrotnej produkcji tego samego elementu. System produkcyjny w całym tym okresie nie wymaga żadnych zmian lub są one niewielkie. Automatyka stacjonarna zapewnia wysokie tempo produkcji, niskie koszty, dużą precyzję i powtarzalność, a więc i stałą jakość produktu.
W tym trybie automatyzacji pracują bardzo często zautomatyzowane systemy magazynowania i/lub pobierania, systemy przenośników, a także linie montażowe. Ponieważ maszyny wykorzystywane w automatyce stacjonarnej są zaprogramowane do wykonywania jednego zadania, zmiana produkcji może oznaczać dłuższą przerwę w celu przeprojektowania tych maszyn lub konieczność inwestycji w zakup nowego parku maszynowego.
Automatyzacja programowalna umożliwia wytwarzanie różnych produktów poprzez modyfikację oprogramowania sterującego, jednak bez konieczności zmiany fizycznej konfiguracji linii produkcyjnej czy zakupu nowych maszyn. Ten rodzaj automatyzacji jest optymalny dla przedsiębiorstw z produkcją seryjną (z dużymi lub średnimi wolumenami produkcji) i zróżnicowanym asortymentem. Zmiana wytwarzanego produktu oznacza wprawdzie przerwę produkcyjną niezbędną do wprowadzenia koniecznych zmian (często ręcznie), jednak zwiększa elastyczność produkcyjną przedsiębiorstwa. W tym trybie automatyzacji powszechne jest wykorzystanie maszyn sterowanych automatycznie, robotów i programowalnych sterowników logicznych (PLC).
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Obecnie największe korzyści firmie może przynieść elastyczna automatyzacja, która zapewnia największą zdolność adaptacji do nowych zadań. W tym trybie przedsiębiorstwo może łatwo i szybko zmieniać wytwarzany asortyment, a także wielkość produkcji, nie tylko bez konieczności zmian w parku maszynowym, ale również praktycznie bez przestojów w produkcji. Możliwa jest także realizacja złożonych i niestandardowych zleceń. Elastyczne systemy często wykorzystują zaawansowane technologie produkcyjne, takie jak systemy wizyjne, sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe, aby umożliwić szybką adaptację do nowych zadań. W elastycznej automatyzacji często biorą udział roboty współpracujące i systemy produkcji addytywnej (drukarki 3D).
Automatyzacja jest dziś kluczowa w zakładach produkcyjnych, które chcą z powodzeniem konkurować na rynku. Stopniowo obejmuje wszystkie obszary, choć dziś trudno wyobrazić sobie jeszcze fabrykę w pełni zautomatyzowaną, w której człowiek praktycznie nie jest potrzebny i może np. tylko zdalnie monitorować poprawność wykonywanych procesów. Nie oznacza to jednak, że niebawem takie w pełni zautomatyzowane fabryki nie powstaną.
Zrobotyzowana automatyzacja procesów
Kolejnym krokiem w ewolucji automatycznych systemów produkcyjnych jest robotyzacja produkcji. Roboty po odpowiednim zaprogramowaniu mogą samodzielnie wykonywać te same czynności, które wcześniej wykonywał człowiek. Mogą pracować szybciej, dłużej z taką samą wydajnością, powtarzalnością i precyzją, a przy tym są też w stanie przenosić cięższe przedmioty. Ponadto mogą wykonywać działania o różnym stopniu skomplikowania. W przypadku cobotów mogą one pracować w bezpośrednim sąsiedztwie człowieka, a do tego są mobilne (można je łatwo przenieść w inne miejsce w procesie produkcyjnym) i nie wymagają użycia specjalnych kratek czy innych wygrodzeń. Coboty mogą więc również zastępować człowieka w tych zadaniach, w których konieczna będzie praca obok innego pracownika.
Z kolei kolejnym etapem rozwoju robotyzacji produkcji jest robotyzacja kognitywna. Wykorzystuje ona różne technologie z obszaru sztucznej inteligencji, a także analitykę dużych zbiorów danych. Dzięki tym rozwiązaniom roboty są w stanie samodzielnie się uczyć i dostosowywać do zmieniających się warunków. Jest to więc etap przejściowy w kierunku w pełni autonomicznej pracy robotów.
Hiperautomatyzacja
Jednym z najnowszych trendów w obszarze automatyzacji produkcji jest hiperautomatyzacja. Strategia ta polega na kompleksowym wykorzystaniu i zintegrowaniu wszystkich dostępnych narzędzi (w tym zaawansowanych technologii), w celu maksymalnego usprawnienia i optymalizacji procesów produkcyjnych. Hiperautomatyzacja integruje procesy produkcyjne z innymi obszarami przedsiębiorstwa (m.in. logistyką, obsługą klienta) i wykorzystuje różne źródła danych. Docelowo hiperautomatyzacja ma zredukować do minimum udział człowieka w procesach produkcyjnych.
Takie kompleksowe podejście do automatyzacji oferuje większe możliwości i pozwoli uzyskać korzyści w różnych obszarach przedsiębiorstwa, przenosząc je na wyższy poziom wydajności.
Automatyzacja jest dziś kluczowa w zakładach produkcyjnych, które chcą z powodzeniem konkurować na rynku. Stopniowo obejmuje wszystkie obszary, choć dziś jeszcze trudno wyobrazić sobie fabrykę w pełni zautomatyzowaną, w której człowiek praktycznie nie jest potrzebny i może np. tylko zdalnie monitorować poprawność wykonywanych procesów. Nie oznacza to jednak, że niebawem takie w pełni zautomatyzowane fabryki nie powstaną.
O Autorze
