Понятие и принципы автоматизации процессов производства

Примеры внедрения систем автоматизации в промышленности

Промышленной автоматизации подвергаются:

• бизнес-процессы;
• научные изыскания и разработки;
• обучение;
• организационные и управленческие аспекты;
• планирование;
• проектирование;
• ряд производственных функций и процессов.

Комплексные системы промышленной автоматизации позволяют повысить производительность труда на предприятии, усовершенствовать качество уже выпускаемых товаров, провести оптимизацию управленческих процессов и отстранить сотрудников завода от выполнения опасных для их здоровья задач.

Автоматизационный процесс за исключением наиболее простых ситуаций предполагает комплексный системный подход к решению поставленных целей. Поскольку современные технологии производств предъявляют высокие требования к автоматизации различных технологических процессов.

Технологии для автоматизированного учета на складе

Для автоматизации нужно внедрить специальную систему WMS. Она решает следующие общие задачи:

• Можно ввести код товара в систему, после чего отслеживать все его перемещения по складу.
• Адресное хранение — в программе отображается полка и стеллаж, где хранится товар. Эта информация связывается со штрих-кодом товара.
• RFID — ускоряет значительную часть процессов, используются метки и считыватели. Если на объекте установлен чип, то данные оказываются в базе данных сразу же после его появления в радиусе досягаемости для считывающего устройства.

Прием товара

Поступившая на склад продукция мгновенно отображается в системе после считывания штрих-кода товара. Можно не пересчитывать остатки — актуальная информация о количестве товара на складе сразу же высветится на экране. Комплектация заказов в случае необходимости будет автоматизирована. Информация о заказах передается упаковщикам с помощью радиотерминалов.

Складирование и хранение

Автоматизация работы в этой сфере позволит:

• Размещать коробки в той последовательности, в которой будет проводиться отгрузка покупателям. Чем меньше остался срок хранения, тем ближе к выходу размещают коробки.
• Можно практиковать технологию, благодаря которой товары для одного покупателя будут находиться на отдельном стеллаже.
• Система будет самостоятельно определять те ячейки, которые нужно освободить для выполнения более срочных задач.

Комплектация и отправка

Можно использовать технологии, которые сделают сбор заказов быстрее и качественнее, например:

• Совместный сбор крупных заказов несколькими сотрудниками.
• Выбор оптимального маршрута, благодаря которому можно максимально быстро пройти через стеллажи.
• Контроль — можно проверить качество продукции еще во время ее нахождения на складе. Это позволит снизить риск поставки клиенту некачественной продукции, ее последующего возврата, порчи своей деловой репутации.
• Штучная сборка — упаковку перемещают на нижний ярус, если нужно отправить продукцию поштучно или покоробочно.

Начало: микро — производственное предприятие

Каждый бизнес начинается по — разному. Организация производственного бизнеса, связанного с изготовлением продукции в условиях ограниченности финансовых возможностей, как правило, происходит в небольшой мастерской или арендованном помещении. Регистрируется ИП или ООО, закупается, а чаще арендуется требуемое оборудование. Работу на оборудовании выполняют, как правило, сами предприниматели, если обладают необходимыми навыками, или нанимают работников при наличии финансовых возможностей и требований к квалификации рабочих. Хозяйственные операции по учету ТМЦ, поставщиков, клиентов, реализации готовой продукции, договора, выставленные счета на таком микро — производственном предприятии ведутся либо в тетради, либо на компьютере в MS Excel. Бухгалтерский учет можно отдать на аутсорсинг. В этом случае, бухгалтер использует программу бухгалтерского учета, как правило, установленную локально на компьютере. В целом, на этапе становления бизнеса мало кто из предпринимателей задумывается о полноценном учете в единой системе, так как самое главное организовать производство и сбыт готовой продукции, взаимодействие с поставщиками, сформировать клиентскую базу покупателей и наладить каналы получения заказов и продаж.

Цели автоматизации производства

Автоматизация бизнес-процессов – трудоемкий процесс, требующий тщательной проработки стратегии и каждого этапа по отдельности. Для этого привлекаются квалифицированные специалисты, которые совместно с персоналом компании подбирают и настраивают программно-технические инструменты. Только таким образом автоматизация предприятия будет нести следующие преимущества:

• улучшение качества выпускаемой продукции;
• повышение эффективности производства;
• увеличение объемов выпускаемой продукции;
• повышение уровня безопасности;
• экономия ресурсов предприятия;
• укрепление конкурентных позиций на рынке.

Еще одним неоспоримым достоинством автоматизации является возможность заменить работника, занимающегося тяжелым или вредным трудом, инструментом автоматизации. К примеру, в гальваническом цеху завода установить оборудование с ЧПУ и избавить персонал от необходимости посещать помещение, наполненное вредными испарениями

Во время процесса автоматизации процессов производства важно применять международные и внутригосударственные стандарты. Это позволит компании избежать претензий со стороны проверяющих органов (пожарной, экологической служб и так далее), а также существенно сократит время на разработку технологий и принципов автоматизации.

Автоматизация процессов в бизнесе

Автоматизация процессов в бизнесе обеспечивает постоянное развитие компании, повышение конкурентоспособности и увеличение дохода, облегчает анализ данных, планирование и управление:

Автоматизация процессов проводится на трех уровнях деятельности компании:

• нижний (исполнительный) – для регулярно повторяющихся операций, конвейерное производство, поддержание параметров среды и режимов работы в заданном диапазоне;
• средний (тактический) – распределяет задачи между компонентами нижнего уровня, участвует в процессах планирования и управления ресурсами и данными;
• верхний (стратегический) – менеджмент предприятия, аналитика и прогнозирование.

В первую очередь передача ИИ функций управления и контроля применяется на производстве, бухгалтерии при документообороте.

Технологическая автономная система функционирует в соответствии с основополагающими принципами:

«Электронные Офисные Системы» предназначены для выполнения автоматизации процессов менеджмента. Данный вид программного обеспечения упрощает и стандартизирует управление корпоративным контентом, документацией и рабочими процессами.

EOS обеспечивает:

• сбор аналитической информации;
• организованное хранение, структурирование и унификацию данных;
• быстрый ответ на контекстные и атрибутивные запросы;
• создание и согласование проектов;
• удаленный и коллективный просмотр и редактирование в едином пространстве;
• подключение клиентских приложений;
• передача поручений и отчетов о выполнении.

Автоматизация процессов на производстве (внедрение новых технических и технологических решений) выполняет ряд функций:

1. Способствует увеличению выработки. Модернизация оборудования приводит к увеличению КПД, снижению себестоимости товара, повышению количества выпускаемой продукции за единицу времени.
2. Снижает затраты на производство. Сроки окупаемости автоматизации процессов рассчитывают в зависимости от масштабов и специализации предприятия. По истечению этого срока использование интегрированной системы сокращает производственные расходы.
3. Оптимизирует количество персонала. Для управления автоматизированной системой требуется меньшее количество специалистов.
4. Повышает качество продукции. Новое оборудование сокращает время производства и позволяет использовать другие виды сырья и материалов для повышения уровня качества товаров.
5. Уменьшает эксплуатационные затраты. Высокотехнологичное автоматизированное оборудование требует меньшего количества вспомогательных ресурсов, электроэнергии и других.

Автоматизация котлоагрегата ТЭЦ

Полномасштабная АСУТП энергетического котла БКЗ-320. В состав включены система автоматического регулирования (САР) котлоагрегата (КА), система блокировок и защит, а также система технического учета тепла. Система обеспечивает информационное обеспечение работы оперативного персонала, специалистов и руководителей, а также реализует автоматическое управление работой оборудования КА, дает возможность задавать параметры автоматического режима.

Внедренная система является развитием ранее проводившихся работ по внедрению САР на тех же программно-технических средствах на других котлоагрегатах станции. В дальнейшем предполагается поэтапно реализовать подобные системы на всех котлоагрегатах ТЭЦ-6 и реализовать АСОДУ всей станции.

Разработчики:ЗАО «СибКОТЭС» – проектированиеЗАО «ИнСАТ» – разработка, поставка ПО и контроллеров, изготовление шкафов автоматикиЦех ТАИ ТЭЦ-6 – участие в проектировании и разработке ПО 

Описание специальности

Специальность «Автоматизация технологических процессов и производств» связана с созданием современных программных и аппаратно-технических средств проектирования, исследования, технического диагностирования и промышленных испытаний, а также с созданием современных систем управления и автоматизации. Она охватывает перспективные направления работы инженера в области автоматизированного проектирования технологических процессов и производств в машиностроении.

В рамках обучения по специальности готовятся специалисты по созданию современных автоматизированных объектов, их эксплуатации и разработке для них программного обеспечения.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Объектами автоматизации и управления являются: объекты промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта, торговли, медицины и т.д.; технологические и производственные процессы; техническое диагностирование, научные исследования и производственные испытания.

Студенты учатся:

• Собирать и анализировать исходные данные для проектирования технических средств систем автоматизации и управления производством
• Оценивать актуальность, перспективность и значимость объектов проектирования
• Проектировать аппаратно-программные комплексы автоматических и автоматизированных систем
• Контролировать соответствие разрабатываемых проектов стандартам и другим нормативным документам
• Выбирать средства автоматизации производств, программного обеспечения для автоматизированных систем управления, контроля, диагностики и испытаний
• Проектировать модели продукции на всех этапах её жизненного цикла
• Разрабатывать правила и требования к продукции различного назначения, процессам её изготовления, качеству, транспортировке и утилизации
• Снимать эскизы, выполнять и читать чертежи и другую конструкторскую документацию
• Изготавливать технические средства и программные продукты, создавать системы автоматизации и управления
• Оценивать уровень брака продукции, выявлять причины его появления, разрабатывать предложения по предупреждению брака и улучшению продукции
• Проводить сертификацию продукции, технологических процессов, аппаратных и программных средств
• Разрабатывать инструкции по использованию средств и систем автоматизации и управления
• Совершенствовать системы и средства автоматизации и управления процессами изготовления продукции, её жизненным циклом и качеством
• Обслуживать технологическое оборудование, средства и системы автоматизации управления, контроля, диагностики и испытаний
• Налаживать, настраивать, регулировать оборудование, средства и системы автоматизации, контроля, диагностики
• Обеспечивать соблюдение экологической безопасности на производстве
• Организовывать работу малых коллективов, планировать фонды оплаты труда, принимать экономические решения
• Повышать квалификацию сотрудников подразделения в области автоматизации технологических процессов и производств
• Организовывать на производстве рабочие места, размещать технологическое оборудование, средства автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытаний

В процессе обучения предусмотрена глубокая фундаментальная подготовка будущих инженеров по математике, физике, химии, информатике, теоретической механике, сопротивлению материалов, а также по следующим дисциплинам:

• Технология машиностроения и приборостроения
• Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении
• Технология автоматизированного изготовления деталей и узлов
• САПР технологических процессов и средств автоматизации механосборочных операций
• Контрольно-диагностические системы искусственного интеллекта в машиностроении и приборостроении
• Вычислительные машины, системы и сети
• Диагностика и надежность автоматизированных систем
• Инженерная и компьютерная графика
• Материаловедение
• Прикладная механика
• Программирование и алгоритмизация
• Средства автоматизации и управления
• Теория автоматического управления
• Технологические процессы автоматизированных производств
• Электротехника и электроника и др.

Инженер-технолог работает на промышленных предприятиях и в проектных организациях.

Предпосылки к роботизации производства

Каждый производственный процесс имеет индивидуальные черты и характеристики, однако, в вопросах роботизации производства возникающие предпосылки для перехода на новые возможности у них одинаковые. Среди наиболее распространенных обстоятельств, которые дают предпосылки к переходу на автоматизированный труд, можно назвать:

1. Серийность производства и значительный объем выпускаемой продукции.
2. Используемый на предприятии ручной труд характеризуется низкой эффективностью и производительностью. Кроме того, при использовании ручного труда часто возникают ошибки, приводящие к значительному количеству брака и товаров с дефектами.
3. Производство изделий, которые нуждаются в особой точности и характеризуются сложностью изготовления.
4. Производственные процессы, при исполнении которых наемным работникам физически тяжело выполнить свои обязанности качественно. Как правило, это все операции, связанные с производством изделий с солидными габаритами и массой.
5. Для одного процесса задействовано сразу несколько работников, в то время как роботизации производства даст возможность оставить толь ко одного человека, обязанностью которого будет задание параметров для работы манипулятора.
6. Производственный процесс характеризуется повышенной опасностью для человека.
7. Руководству тяжело найти квалифицированных кадров, или же компания тратит на обучение своего наемного персонала слишком большие денежные суммы.

Элементы автоматизации производства

Современные производственные системы, обеспечивающие гибкость при автоматизированном производстве, включают :

• Станки с ЧПУ, впервые появившиеся на рынке ещё в 1955 году. Массовое распространение началось лишь с применением микропроцессоров.
• Промышленные роботы, впервые появившиеся в 1962 году. Массовое распространение связано с развитием микроэлектроники.
• Роботизированный технологический комплекс (РТК), впервые появившиеся на рынке ещё в 1970-80 годы. Массовое распространение началось с применением программируемых систем управления.
• Гибкие производственные системы, характеризуемые сочетанием технологических единиц и роботов, управляемые ЭВМ, имеющие оборудование для перемещения обрабатываемых деталей и смены инструмента.
• Автоматизированные складские системы (англ. Automated Storage and Retrieval Systems, AS/RS). Предусматривают использование управляемых компьютером подъемно-транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде.
• Системы контроля качества на базе ЭВМ (англ. Computer-aided Quality Control, CAQ) — техническое приложение компьютеров и управляемых компьютерами машин для проверки качества продуктов.
• Система автоматизированного проектирования (англ. Computer-aided Design, CAD) используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации.
• Планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ (англ. Computer-aided Planning, CAP). САР — разделяется по различным характеристикам и назначениям, по состоянию примерно одинаковых элементов. Соединенная между собой отдельных элементов происходит по следующим правилам:

1. Физическая однородность измеряемых величин
2. Однотипные каналы связей между этими элементами
3. Совместимость соединений элементов.

Выбор подходящего программного обеспечения для склада и его внедрение

Сначала нужно внимательно проанализировать работу склада. Определяются слабые места, которые замедляют работу всего предприятия. Далее подбирают программное обеспечение и оборудование, с помощью которых можно будет усилить слабые места.

При подборе программного обеспечения сначала определяют количество доступных ресурсов, составляется техническое задание для разработчиков. Учитывается бюджет — если он ограничен, то разумнее выбирать отечественное или бесплатное программное обеспечение.

Для автоматизации склада можно использовать программы «БИТ.WMS» или «1C: WMS Логистика».

Перед внедрением WMS нужно создать соответствующие алгоритмы. Нужно зонировать пространство, распределить товары по группам и типоразмерам. Потребуется обучение персонала, если сотрудники раньше работали с бумажными накладными и обрабатывали заказы вручную.

Система управления производством: от закупки материалов до реализации готовой продукции

С ростом заказов покупателей увеличивается объем и номенклатура производимой  продукции, количество технологического оборудования, численность персонала. Планировать и контролировать закупку материалов и комплектующих, сроки выполнения заказов и отгрузку готовой продукции вручную становится все труднее, а подчас и вовсе невозможно. Сроки выполнения заказов срываются, следуют штрафные санкции. Причин тому может быть множество: нехватка оборудования, рабочих кадров, отсутствие материалов, ремонт необходимого оборудования и многие другие. Становится очевидным, чтобы обеспечить поток выполнения заказов в срок требуется контролировать всю цепочку от закупки материалов до выпуска и реализации готовой продукции. Этого можно достичь только путем внедрения MRP — системы, которая позволит планировать закупку материалов и комплектующих, рассчитывать объемно – календарный план производства исходя из потребностей в оборудовании, рабочих кадрах, графиков работ, контролировать ход производства продукции, сдачу готовой продукции на склад и ее последующую реализацию заказчику. Для полноценного внедрения MRP – системы потребуются состав изделий (BOM), технологические  процессы изготовления продукции, складские остатки. Все это можно получить из систем графического проектирования, разработки  технологических процессов, складского учета. Возникает проблема взаимодействия обозначенных систем с MRP – системой, которую можно решить путем периодического импорта данных в MRP – систему, либо прямой интеграции, что потребует труда программистов. Однако наилучшим решением будет полностью перенести разработку технологических процессов и складской учет в MRP — систему с проведением единоразового импорта данных. Конструкторский состав изделия можно заносить в MRP – систему вручную или по мере необходимости импортировать из систем графического проектирования.

Положительные стороны внедрения автоматизации на производствах

Установка современных компонентов и автоматизирующих систем наделяет предприятия следующими конкурентными достоинствами:

• оборудование промышленной автоматизации не может заменить человека, но работает под его контролем, т.к. это значительно снижает нагрузку и облегчает условия труда;
• себестоимость выпускаемых товаров значительно понижается, но качество и скорость изготовления растет, т.е. предприятие может тратить гораздо меньше времени, а производить больше;
• технологический производственный процесс постоянно контролируется, а в случае острой необходимости в него вносятся коррективы для того чтобы товар полностью мог соответствовать требуемым стандартам;
• автоматизированные системы – новое оснащение, которое позволяет предприятию экспериментировать с сырьем и менеджментом, добиваясь в итоге поставленных целей.

Применяя все доступные на сегодняшний день технические и программные возможности для управления индустриальным предприятием, современная промышленная автоматизация компаний закладывает надежный фундамент для своего последующего развития. Это позволяет выстроить грамотную тактику и стратегию с учетом всех возможных рисков.

Больше об автоматизации промышленных производств можно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Современные технологии промышленной автоматизацииПромышленная автоматизация компанийЭлектромонтажные, электроустановочные работы

Особенности автоматизации систем промышленного производства

Система автоматизации и планирования ресурсов – это комплекс решений по управлению производственными процессами, активами, различными функциями и операциями, трудовыми и материальными ресурсами производства.

На сегодняшний день автоматизация помогает:

• отыскать оптимальное решение в разумном использовании уже имеющихся ресурсов;
• обеспечить разработку и вывод новой конкурентоспособной продукции;
• снизить все категории издержек;
• улучшить взаимоотношения с целевой аудиторией.

Средства промышленной автоматизации адаптируют модули к конкретным особенностям определенного предприятия, модернизируют и качественно изменяют под влиянием внешних и внутренних факторов.