Automatyzacja coraz częściej pojawia się nie tylko w dużych fabrykach, ale również w średnich i mniejszych zakładach produkcyjnych. Nie zawsze oznacza budowę w pełni zrobotyzowanej hali. Czasem wystarczy zautomatyzować pojedynczą czynność, taką jak pakowanie, transport produktu między stanowiskami czy kontrola jakości. Na czym polega automatyzacja procesów produkcyjnych? Najprościej mówiąc, na zastępowaniu lub wspieraniu ręcznie wykonywanych, powtarzalnych czynności przez maszyny, roboty, sterowniki i oprogramowanie.
Na czym polega automatyzacja procesów produkcyjnych?
Automatyzacja procesów produkcyjnych polega na takim zaprojektowaniu pracy maszyn, urządzeń i systemów sterowania, aby część czynności mogła odbywać się bez ciągłej ingerencji człowieka. Operator nie musi na przykład ręcznie uruchamiać każdego kolejnego etapu, przenosić produktu pomiędzy stanowiskami czy kontrolować wszystkich parametrów procesu.
System może sam pobierać dane z czujników, podejmować określone działania i reagować na zmieniające się warunki. Jeżeli temperatura w maszynie przekroczy ustawiony poziom, sterownik może automatycznie zmniejszyć jej moc. Jeśli czujnik wykryje brak elementu na linii, urządzenie może zatrzymać proces, aby zapobiec powstawaniu wadliwych produktów.
Automatyzacja może obejmować jeden fragment produkcji albo cały ciąg technologiczny. W prostym przypadku będzie to maszyna automatycznie napełniająca opakowania. W bardziej rozbudowanym zakładzie produkt może przechodzić przez kolejne etapy produkcji, kontroli jakości, pakowania i paletyzacji praktycznie bez ręcznego przenoszenia.
Człowiek nadal odgrywa przy tym bardzo ważną rolę. Zmienia się jednak charakter jego pracy. Zamiast wykonywać każdą czynność fizycznie, pracownik częściej nadzoruje urządzenia, ustawia parametry, kontroluje jakość i reaguje na nietypowe sytuacje.
Co można zautomatyzować w zakładzie produkcyjnym?
Zakres możliwości jest bardzo szeroki. Automatyzować można zarówno proste czynności, jak i skomplikowane procesy technologiczne. Jednym z najczęstszych przykładów jest transport wewnętrzny. Zamiast ręcznego przenoszenia części można zastosować przenośniki taśmowe, rolkowe, systemy podające albo autonomiczne pojazdy transportowe.
Kolejny obszar to montaż. Roboty przemysłowe mogą wykonywać powtarzalne operacje z dużą dokładnością, między innymi skręcanie, zgrzewanie, spawanie, nakładanie kleju czy przenoszenie komponentów.
Automatyzacja jest również szeroko stosowana przy pakowaniu. Maszyny mogą samodzielnie formować kartony, umieszczać w nich produkty, zamykać opakowania, naklejać etykiety oraz przygotowywać gotowe kartony do wysyłki.
Duże możliwości daje także automatyczna kontrola jakości. Kamery przemysłowe i czujniki mogą sprawdzać wymiary produktu, obecność poszczególnych elementów, poprawność nadruku czy położenie komponentów. W przypadku wykrycia błędu wadliwy produkt może zostać automatycznie odrzucony z linii.
Jak działa automatyczna linia produkcyjna?
Podstawą automatycznej linii jest odpowiednia współpraca wszystkich urządzeń. Poszczególne maszyny nie mogą działać całkowicie niezależnie. Muszą wymieniać informacje i wiedzieć, kiedy można rozpocząć kolejny etap.
Dużą rolę odgrywają tutaj sterowniki PLC, czyli programowalne sterowniki logiczne. Odbierają one sygnały z czujników i na podstawie zaprogramowanej logiki sterują pracą urządzeń. Mogą na przykład uruchamiać silnik, zatrzymywać transporter, otwierać zawór albo przekazywać sygnał do kolejnej maszyny.
Czujniki informują system o tym, co aktualnie dzieje się na linii. Mogą wykrywać obecność produktu, mierzyć temperaturę, ciśnienie, odległość czy prędkość. Dzięki temu maszyna może reagować na rzeczywistą sytuację, zamiast wykonywać wyłącznie sztywno zaprogramowaną sekwencję.
Operator obserwuje pracę linii między innymi za pomocą panelu HMI. Na ekranie może sprawdzić stan urządzeń, wartości parametrów oraz pojawiające się alarmy. W wielu zakładach dane są dodatkowo przesyłane do bardziej rozbudowanych systemów nadzorujących produkcję.
Automatyzacja a robotyzacja – czy to jest to samo?
Pojęcia te często są używane zamiennie, ale nie oznaczają dokładnie tego samego. Automatyzacja jest pojęciem szerszym. Obejmuje każde rozwiązanie pozwalające wykonywać proces przy ograniczonej ingerencji człowieka.
Robotyzacja jest jednym z rodzajów automatyzacji. Polega na wykorzystaniu robotów przemysłowych lub współpracujących do wykonywania konkretnych czynności. Robot może przykładowo pobierać detal z przenośnika, umieszczać go w maszynie, wykonywać operację i odkładać produkt w określonym miejscu.
Proces może być więc zautomatyzowany nawet bez zastosowania klasycznego robota przemysłowego. Automatyczna nalewarka, przenośnik sterowany czujnikami czy maszyna pakująca również są elementami automatyzacji.
Z drugiej strony robot sam w sobie nie rozwiązuje wszystkich problemów. Musi zostać właściwie zintegrowany z pozostałymi urządzeniami, wyposażony w odpowiednie narzędzie i zaprogramowany do wykonywania określonego zadania.
Jakie korzyści daje automatyzacja produkcji?
Jedną z najważniejszych korzyści jest zwiększenie powtarzalności procesu. Człowiek może wykonywać tę samą czynność nieco inaczej za każdym razem. Prawidłowo skonfigurowana maszyna powtarza zaprogramowaną operację w bardzo podobny sposób przez kolejne cykle.
Może to ograniczyć liczbę błędów i ułatwić utrzymanie stałej jakości produktów. Szczególnie duże znaczenie ma to w produkcji seryjnej, gdzie nawet niewielka różnica powtarzana tysiące razy może prowadzić do dużych strat.
Automatyzacja może również zwiększyć wydajność. Maszyna jest w stanie wykonywać niektóre powtarzalne operacje szybciej niż człowiek, a jej tempo może być łatwiejsze do utrzymania przez dłuższy czas.
Kolejna korzyść dotyczy bezpieczeństwa. Roboty i maszyny mogą przejąć zadania wykonywane w warunkach niebezpiecznych, na przykład przy wysokiej temperaturze, ostrych elementach, dużych ciężarach czy substancjach szkodliwych.
Czy automatyzacja zawsze oznacza redukcję zatrudnienia?
Nie musi. Wdrożenie automatyki często zmienia strukturę zatrudnienia zamiast po prostu eliminować wszystkie stanowiska. Czynności bardzo powtarzalne i fizycznie obciążające mogą zostać przejęte przez maszyny, ale jednocześnie rośnie zapotrzebowanie na pracowników obsługujących, programujących i serwisujących urządzenia.
Operator linii może zajmować się kontrolą procesu, przezbrojeniami, uzupełnianiem materiału czy reagowaniem na alarmy. Potrzebni są również technicy utrzymania ruchu, automatycy, elektrycy oraz osoby odpowiedzialne za jakość.
W niektórych przedsiębiorstwach automatyzacja jest wręcz odpowiedzią na trudności ze znalezieniem pracowników do określonych zadań. Szczególnie dotyczy to monotonnych, ciężkich lub wykonywanych w systemie zmianowym czynności.
Wpływ automatyzacji na zatrudnienie zależy więc od rodzaju zakładu, skali inwestycji i sposobu organizacji pracy po jej wdrożeniu.
Od czego zacząć automatyzację produkcji?
Pierwszym krokiem nie powinien być zakup robota ani konkretnej maszyny. Najpierw trzeba dokładnie przeanalizować proces i znaleźć miejsca, które rzeczywiście ograniczają wydajność albo generują problemy.
Dobrym kandydatem do automatyzacji jest zazwyczaj czynność powtarzalna, wykonywana wiele razy dziennie według podobnego schematu. Może to być przenoszenie elementów, etykietowanie, pakowanie, paletyzowanie lub kontrola konkretnego parametru.
Następnie trzeba sprawdzić, czy proces jest wystarczająco uporządkowany. Automatyzowanie źle zaprojektowanej czynności nie zawsze daje oczekiwany rezultat. Czasem przed zakupem urządzeń wystarczy najpierw uprościć przepływ materiałów albo zmienić organizację stanowiska.
Ważne jest również określenie celu inwestycji. Może nim być zwiększenie liczby produkowanych sztuk, poprawa jakości, ograniczenie braków, zmniejszenie kosztów lub poprawa bezpieczeństwa pracowników. Dopiero wtedy można dobrać rozwiązanie odpowiadające rzeczywistej potrzebie.
Ile kosztuje automatyzacja procesu produkcyjnego?
Nie da się wskazać jednej ceny. Proste stanowisko może wymagać stosunkowo niewielkiej inwestycji, natomiast kompletna zautomatyzowana linia może kosztować setki tysięcy lub nawet miliony złotych.
Na koszt wpływa liczba urządzeń, rodzaj procesu, stopień jego skomplikowania, wymagane czujniki, system sterowania, zabezpieczenia oraz konieczność integracji z istniejącymi maszynami. Znaczenie ma również to, czy rozwiązanie można zbudować ze standardowych komponentów, czy wymaga indywidualnego projektu.
Do ceny urządzenia trzeba doliczyć projekt, programowanie, montaż, uruchomienie oraz szkolenie pracowników. Później pojawiają się także koszty serwisowania i części eksploatacyjnych.
Dlatego opłacalność najlepiej oceniać na podstawie całego okresu użytkowania. Ważne jest nie tylko to, ile kosztuje instalacja, lecz także ile czasu pracy oszczędza, jak wpływa na wydajność i czy ogranicza liczbę błędów.
Kiedy automatyzacja produkcji się opłaca?
Najłatwiej uzasadnić automatyzację przy produkcji powtarzalnej i wykonywanej w dużej skali. Jeśli ta sama operacja odbywa się tysiące razy, nawet niewielka oszczędność czasu na jednym cyklu może przełożyć się na duży efekt.
Nie oznacza to jednak, że automatyzacja nie ma sensu przy krótszych seriach. Nowoczesne roboty i systemy sterowania mogą być stosunkowo elastyczne. Po odpowiednim przezbrojeniu mogą wykonywać kilka różnych zadań.
Przed inwestycją należy policzyć czas zwrotu. Jeśli automatyczne stanowisko kosztuje 200 tys. zł, ale pozwala rocznie ograniczyć koszty procesu o 100 tys. zł, ekonomika przedsięwzięcia będzie zupełnie inna niż w przypadku oszczędności wynoszących kilka tysięcy złotych.
Trzeba także uwzględnić korzyści trudniejsze do prostego przeliczenia, takie jak mniejsza liczba reklamacji, większa przewidywalność produkcji czy możliwość realizacji większej liczby zamówień.
Jakie technologie wykorzystuje się w automatyzacji?
Jednym z podstawowych elementów są wspomniane wcześniej sterowniki PLC. Współpracują z czujnikami, napędami, zaworami, silnikami oraz różnego rodzaju urządzeniami wykonawczymi.
Coraz częściej stosuje się także roboty przemysłowe i coboty. Te drugie są projektowane z myślą o współpracy z człowiekiem, choć ich zastosowanie nadal wymaga właściwej oceny ryzyka i spełnienia wymagań bezpieczeństwa.
Istotną rolę odgrywają systemy wizyjne. Kamera połączona z odpowiednim oprogramowaniem może sprawdzić, czy produkt ma właściwy kształt, czy wszystkie elementy znajdują się na swoim miejscu albo czy nadruk został wykonany poprawnie.
Zakłady wykorzystują również systemy zbierające i analizujące dane produkcyjne. Pozwalają one śledzić wydajność maszyn, liczbę przestojów czy przyczyny awarii. Dzięki temu automatyzacja nie ogranicza się do samego wykonywania czynności, ale pomaga również lepiej zarządzać produkcją.
Czy można automatyzować produkcję etapami?
Tak i w wielu przedsiębiorstwach jest to najbardziej rozsądne podejście. Nie trzeba od razu przebudowywać całej fabryki. Można rozpocząć od jednego stanowiska, na którym występuje największe przeciążenie pracowników albo najwięcej przestojów.
Po wdrożeniu łatwiej sprawdzić, jakie korzyści rzeczywiście przynosi rozwiązanie. Zdobyte doświadczenie można następnie wykorzystać przy automatyzowaniu kolejnych etapów.
Takie podejście ogranicza również ryzyko finansowe. Zamiast inwestować od razu w rozbudowany system, przedsiębiorstwo może stopniowo rozwijać rozwiązania wraz ze wzrostem produkcji.
Dobrze zaprojektowana automatyzacja powinna przede wszystkim odpowiadać na konkretny problem. Nie chodzi o to, aby zastąpić maszyny jeszcze bardziej skomplikowanymi maszynami, lecz o usprawnienie procesu, zwiększenie jego powtarzalności i wykorzystanie ludzi tam, gdzie ich wiedza i umiejętność podejmowania decyzji mają największą wartość.
Źródło: www.offon.pl
