Mis on tehase automatiseerimine?
Kui liin seiskub releerikke, triivinud anduri või rivist välja langenud PLC-mooduli tõttu, lakkab küsimus olemast teoreetiline. See, mida tehase automatiseerimine endast kujutab, muutub praktiliseks probleemiks, mis on otseselt seotud tootlikkuse, tööjõu, kvaliteedi ja seisakutega. Enamikus tehastes ei ole küsimus ühes masinas ega ühes robotis. Tootmist hoiavad väiksema käsitsi sekkumisega käigus juhtimissüsteem, väliseadmed, liikumisseadmed, tarkvara ja operaatori töövoog.
Tehase automatiseerimine tähendab juhtimissüsteemide ja seadmete kasutamist tootmisprotsesside automaatseks või poolautomaatseks käitamiseks. Tavaliselt kuuluvad siia PLC-d, HMI-d, andurid, ajamid, mootorid, releed, robotid, nägemissüsteemid, pneumaatilised ja hüdraulilised komponendid ning neid ühendav võrguinfrastruktuur. Eesmärk on lihtne: toota ühtlase kvaliteediga toodangut, vähendada käsitsi käsitsemist, parandada korratavust ning hoida tööprotsessid ohutult ja tõhusalt käigus.
Mida tehase automatiseerimine tootmispõrandal tähendab
Päris käitistes ei ole automatiseerimine peaaegu kunagi kõik-või-mitte-midagi lahendus. Pakendiliin võib tooteid automaatselt positsioneerida, kontrollida asendit fotoelektriliste anduritega, praakida pneumaatika abil välja ja registreerida koguseid HMI kaudu, samal ajal kui operaatorid laadivad endiselt materjali ja kõrvaldavad ummistusi. CNC-töötlusrakk võib kasutada detailide käsitsemiseks robotit, kuid sõltuda seadistamisel ja ümberseadistamisel tehnikutest. Protsessisüsteem võib automatiseerida ventiilide järjestikust juhtimist ja häirete käsitlemist, kuid käivitamisel või hoolduse ajal on endiselt vaja käsitsi järelevalvet.
See on oluline, sest paljud ostjad kuulevad sõna „automatiseerimine” ja kujutavad ette täielikult tuledeta töötavat tehast. Enamik tootmisi jääb kuskile vahepeale. Tehase automatiseerimine tähendab tavaliselt sobiva automaatse juhtimise taseme rakendamist ülesannetele, mis tekitavad kitsaskohti, ebaühtlust, ohutusriske või liigset koormust töötajatele.
Millest tehase automatiseerimine koosneb?
Keskmes on juhtkiht. PLC-d ja tööstuslikud kontrollerid jälgivad sisendeid, täidavad loogikat ja saadavad väljunditele käske. HMI-d annavad operaatoritele võimaluse süsteemi käivitada, peatada ja reguleerida, häireid kinnitada ning süsteemi olekut vaadata. Tööstusarvutid ja SCADA-platvormid võivad paikneda sellest kihist kõrgemal andmete kogumiseks, retseptide haldamiseks või järelevalvejuhtimiseks.
Väliskiht tegeleb tuvastamise ja tööga. Lähedusandurid, piirlülitid, enkoodrid, rõhulülitid, temperatuuriandurid ja nägemissüsteemid annavad kontrollerile teada, mis toimub. Kontaktorid, solenoidid, ventiilid, servodraivid, VFD-d ja mootorikäivitid muudavad käsud liikumiseks või protsessi toiminguteks. Mõnes rakenduses täidavad hüdraulilised ja pneumaatilised koostud raskeid või korduvaid mehaanilisi ülesandeid endiselt paremini kui täielikult elektrilised alternatiivid.
Seejärel tuleb sidekiht. Ethernetil põhinevad tööstusvõrgud, jadaliidesed, kaug-I/O ja lüüsiseadmed võimaldavad masina või liini eri piirkondade komponentidel omavahel andmeid vahetada. Vanemates käitistes võib see kiht koosneda tänapäevastest protokollidest ja aastaid kasutuses olnud vanast riistvarast. See on tavaline ning mõjutab seda, kuidas uuendused ja parandustööd tegelikult toimuvad.
Levinud tehase automatiseerimise tüübid
Statsionaarne automatiseerimine on loodud suuremahulise ja korratava tootmise jaoks. Selle näiteks on spetsiaalsed ülekandeliinid või väga sihipärased seadmed, mis on kavandatud piiratud tootevalikule. See tagab kiiruse ja ühtluse, kuid paindlikkus on piiratud ning ümberseadistamine võib olla kulukas.
Programmeeritav automatiseerimine võimaldab süsteemi erinevate toodete või partiide jaoks muuta. PLC-juhitavad masinad, retseptipõhised seadmed ja paljud robotrakud kuuluvad sellesse kategooriasse. See sobib paremini juhul, kui toodete varieeruvus on oluline, kuigi seadistamine ja inseneritöö kuuluvad endiselt võrrandisse.
Paindlik automatiseerimine läheb sammu võrra kaugemale, muutes ümberseadistamise kiiremaks ja vähem häirivaks. Seda lähenemist toetavad sageli servosüsteemid, robootika, masinnägemine ja integreeritud tarkvara. See on kasulik, kui tehased peavad tootma rohkem SKU-sid, lühemaid tooteseeriaid või kliendipõhiseid konfiguratsioone, loobumata liigselt tõhususest.
Miks tootjad investeerivad automatiseerimisse
Esimene ajend on tavaliselt ühtlus. Käsitsi tehtavad protsessid võivad vahetuse või operaatori lõikes erineda. Automaatne juhtimine vähendab seda varieeruvust, eriti rakendustes, mis sõltuvad täpsest ajastusest, korratavast liikumisest või suletud ahelaga tagasisidest.
Teine ajend on tööjõud. Automatiseerimine ei vähenda alati töötajate arvu lihtsa üks-ühele suhte alusel, kuid see võib vähendada sõltuvust raskesti komplekteeritavast korduvast tööst, parandada ergonoomikat ning võimaldada oskustöötajatel keskenduda seadistamisele, tõrkeotsingule ja kvaliteediülesannetele. Pingelisel tööturul võib sellest üksi piisata sihipäraste projektide õigustamiseks.
Seisakute vähendamine on veel üks oluline tegur. Automatiseeritud süsteemid võivad anda häireid varem, tuvastada rikkeid kiiremini ja pakkuda diagnostikat, mis kiirendab parandamist. Samas parandab automatiseerimine tööaega vaid siis, kui varuosad, tugiteadmised ja hooldustavad arenevad sellega samas tempos. Väga automatiseeritud liin vananenud juhtseadmete ja puuduva varulaoga võib kiiresti hapraks muutuda.
Olulised on ka kvaliteet ja jälgitavus. Automatiseerimine võib kontrollida olemasolu, mõõta protsessi väärtusi, loendada toodangut, jälgida partiiandmeid ja vähendada vahelejäänud sammudest põhjustatud praaki. Reguleeritud või kliendiaudititega tootmises on need andmed sageli sama olulised kui kiirus.
Kompromissid, millega tehased peavad arvestama
Automatiseerimine ei ole automaatselt kõige odavam valik. Investeeringud, integreerimistöö, programmeerimisaeg, piirded, koolitus ja varuosad moodustavad kokku märkimisväärse kulu. Kui protsess muutub sageli või turunõudlus on ebastabiilne, võib tasuvus saabuda oodatust hiljem.
Teine kompromiss on keerukus. Rohkem juhtseadmeid ja tarkvara tähendab tavaliselt rohkem võimalikke rikkekohti, rohkem tõrkeotsingu suundi ning suuremat dokumenteerimisvajadust. Tehased, mis automatiseerivad jõuliselt ilma olelusringi toe peale mõtlemata, puutuvad hiljem sageli kokku sama probleemiga: süsteem töötab seni, kuni rikki läheb tootmisest kõrvaldatud ajam, HMI või I/O-kaart.
Oluline on ka ühilduvus. Uus seade ei sobitu alati vanasse liini probleemideta. Sideprotokollid, kilbiruum, toitenõuded ja olemasolevad loogikastandardid võivad kõik piirata mõistlikke valikuid. Paljudes käitistes on parim lähenemine järkjärguline automatiseerimine, mitte täielik väljavahetamine.
Kuidas näeb tehase automatiseerimine välja vanemates käitistes
Suur osa USA tootmisest töötab endiselt eri põlvkondade seadmetega. Ühes tehases võib ühel liinil olla uuem visuaalne kontroll, teisel vanad PLC-räkid ja tugiprotsessis eraldiseisev releeloogika. See ei tähenda, et käitis oleks ajast maha jäänud. See tähendab, et automatiseerimine on aja jooksul kihtidena arenenud.
Hooldus- ja hankemeeskondade jaoks toimubki siin tegelik töö. Tootmise töös hoidmine sõltub sageli vähem ideaalsest süsteemiarhitektuurist ja rohkem täpselt sobiva asendusmooduli, toiteploki, anduri, ajami või HMI leidmisest, mis sobib paigaldatud seadmepargiga. Kui OEM-i tugi lõpeb või tavapärased müügikanalid enam detaili laos ei hoia, muutuvad kasutatud, ülejäägi- või vananenud varud automatiseerimisstrateegia osaks.
Seetõttu on olelusringi tugi sama oluline kui uue projekti kavandamine. Used Industrial Parts teenindab seda turuosa, aidates ostjatel leida raskesti hangitavaid automaatika- ja MRO-komponente, kui seisakusurve ei võimalda pikki tarneaegu ega ümberprojekteerimist.
Kus automatiseerimine annab kõige rohkem väärtust
Korduv liikumine on ilmne lähtekoht, kuid mitte ainus. Kontroll, detailide jälgimine, materjalikäsitlus, masinate blokeeringud, doseerimine, kaubaalustele paigutamine ja protsessijuhtimine annavad sageli häid tulemusi, sest ülesanded on mõõdetavad ja rikkerežiimid teada.
Parimad automatiseerimise sihtkohad on tavaliselt punktid, kus käsitsitöö põhjustab korduvaid tootmiskadusid. Selleks võivad olla ebaühtlasest detailide paigutusest tingitud sagedased ummistused, ajastusvigadega seotud praak, ohtlik tõstmine või aeglane tsükliaeg ühes tööjaamas, mis pidurdab kogu liini. Hea automatiseerimine lahendab konkreetse töökorraldusliku probleemi. See ei ole mainekujunduslik harjutus.
Kuidas automatiseerimissüsteemi hinnata
Alustage hooldatavusest. Kas teie meeskond suudab seda olemasolevate oskuste, tööriistade ja dokumentatsiooniga toetada? Kui kontroller rikki läheb, kas saate täpselt sobiva detaili kiiresti või vähemalt kinnitatud asendustee kaudu? Kui vastus pole selge, on risk suurem, kui projekti eelarve võib näidata.
Järgmisena hinnake integreeritavust. Paberil parim süsteem võib siiski probleeme tekitada, kui see ei sobitu tehase olemasolevate elektristandardite, sidevõrgu, ohutusarhitektuuri või mehaaniliste mõõtmetega. Töökindlus sõltub sellest, kui hästi uus kiht paigaldatud süsteemiga toimib.
Lõpuks vaadake seadmete kogu kasutusea jooksul pakutavat tuge. Automatiseerimine ei ole ainult kasutuselevõtu päev. See hõlmab iga anduri vahetust, iga rikkis toiteplokki, iga ajamiriket ja iga kesköist kõnet, kui tootmine tuleb uuesti käivitada. Ostjad, kes kavandavad ette detailide saadavust, garantiikaitset ja kiiret tarnet, väldivad tavaliselt kõige ebameeldivamaid üllatusi.
Tehase automatiseerimist tuleb mõista praktiliste tööriistade kogumina, mitte moesõnana. Kui see muudab liini ohutumaks, korratavamaks, lihtsamini hooldatavaks ja pärast riket kiiremini taastatavaks, täidab see oma eesmärki. Õige automatiseerimisstrateegia on selline, mida teie ettevõte suudab tootmise ajal ilma oletamiseta käitada, parandada ja toetada.
