Обязательная маркировка товаров – это возможность для любой организации на 100% исключить попадание контрафактной продукции на свой склад и проследить цепочку поставок до производителя.
Автоматизация производства: что это такое в промышленности – средства, системы, уровни, принципы и методы механизации производственных процессов
Современное общество, и производственные компании в частности, постоянно стремятся к улучшению и повышению качества предлагаемых ими товаров и услуг. Если раньше активно использовался человеческий труд, то сегодня большинство компаний предпочитают робототехнику. Такой подход во многих отношениях более привлекателен для руководства, и на это есть много причин. Итак, давайте рассмотрим определение и понятие автоматизации процессов: что это такое, для чего она нужна, какие инструменты и системы используются, а также популярные примеры программного обеспечения и технологий, применяемых на промышленных предприятиях.
Внедрение специализированного технического оборудования в деятельность организации и обеспечение его обслуживания сопряжено с финансовыми и трудовыми затратами. Однако именно благодаря установке такого оборудования можно добиться следующих результатов:
- Освобождение сотрудников от тяжелой физической работы;
- Сокращение количества дефектных продуктов, вызванных человеческим фактором;
- Улучшенное качество продукции и более широкий ассортимент, что, в свою очередь, привлекает новых клиентов;
- Повышение производительности, т.е. производство большего количества товаров за меньшее время;
- Сокращение числа сотрудников и, следовательно, снижение расходов на заработную плату.
Это позволит компании достичь своей главной цели – увеличить прибыль. Однако даже при таком подходе необходимо отметить его недостатки:
- технологическая безработица;
- необходимость найма высококвалифицированного персонала или обучения имеющихся сотрудников;
- повышенный риск взлома системы;
- необходимость постоянного электропитания.
Несмотря на жесткие требования, следует отметить, что преимущества значительно перевешивают недостатки.
Автоматизация и управление технологическими процессами и производством опирается на использование компьютерных инструментов и программного обеспечения.
Внедрение автоматизации на производстве
Основная роль внедрения систем автоматизации заключается в повышении эффективности, мобильности и производительности труда работников. Благодаря этим изменениям повышается уровень конкурентоспособности на рынке и интенсивно используется ресурсная база.
- В том числе. Автоматизации подлежит только определенное оборудование, которое выполняет ряд действий, недоступных или трудновыполнимых человеком.
- Комплекс. Включает производственную цепочку одного завода или подразделения, выполняющего ряд действий для решения конкретной задачи.
- Комплекс. Контроль и управление передаются специальному оборудованию, которое охватывает все этапы производства. Это происходит в том случае, если режим работы стабилен и практичен, а условия труда чрезвычайно опасны или невыносимы для работника.
Чтобы лучше определить степень автоматизации, необходимо знать ее эффективность для конкретного типа производства.
– Эффективность производства значительно возрастает.
– Затраты, а значит и стоимость продукта, снижаются.
– Качество товаров повышается, потому что машины всегда работают точнее, чем люди.
– Снижается стоимость самого производственного процесса.
Поэтому автоматизированные системы считаются очень перспективными в самых разных отраслях, включая инновации.
Сама автоматизация имеет свою классификацию. Типы таких систем зависят от цели, для которой они предназначены.
Частичная автоматизация
Этот тип устройств необходим для автоматизации только части производства или части производственных процессов. Эксперты говорят, что этот тип используется только в сложных системах или системах со слабой структурой.
Комплексная автоматизация
В этом типе используются системы. Либо для основных компонентов, либо для всего производственного процесса. Однако управление оборудованием ложится на плечи человека.
Полная автоматизация
Это “высший уровень” автоматизации. Производство полностью контролируется и отслеживается системами. В такой автоматизации нет места для человека.
Почему стоит автоматизировать производство?
Сама автоматизация автоматизация производства включает в себя сложный комплекс мероприятий. Следовательно, их оборудование управляется и контролируется не человеком, а специальным автоматизированным оборудованием. В чем выгода с точки зрения производства? Прежде всего, эти машины работают лучше и эффективнее, чем традиционные рабочие, и работники освобождаются для других видов деятельности, например, для умственного труда.
Эксперты убеждены, что автоматизация производственных процессов имеет большой потенциал. Они считают, что автоматизированные системы готовы полностью заменить человека через несколько лет.
Даже сейчас специальные системы незаменимы. Они уже способны выполнять очень сложные задачи или функции, которые считаются рутинными. Люди не так точны, как такие устройства, они не так эффективны и не так быстры.
Наиболее широкая область применения таких устройств – автоматизация процессов в технической сфере.
Давайте разберемся в понятиях и целях
Сама суть автоматизации процессов в области технологий практически неотличима от промышленной автоматизации. Цель у обоих одна – передать функции управления всей деятельностью в сфере технологий от человека специальным системам.
Преимущества автоматизации очевидны и включают следующее.
– Эффективность производства значительно повышается.
– Снижаются издержки, а значит, и стоимость продукции.
– Качество продукции повышается, потому что машины всегда работают точнее, чем люди.
– Снижается стоимость самого производственного процесса.
Поэтому автоматизированные системы считаются обладающими большим потенциалом в различных отраслях промышленности и особенно в сфере инноваций.
Автоматизация сама по себе имеет классификацию. Эти системы классифицируются в зависимости от цели, для которой они предназначены.
Частичная автоматизация
Этот тип устройств необходим для автоматизации только части производства или части производственных процессов. Эксперты говорят, что этот тип используется только в сложных системах или системах со слабой структурой.
Комплексная автоматизация
Используется система такого типа. Либо для основных компонентов, либо для всего производственного процесса. Однако управление оборудованием ложится на плечи человека.
Полная автоматизация
Это “высший уровень” автоматизации. Производство полностью контролируется и отслеживается системами. В такой автоматизации нет места для человека.
Автоматизация процессов: Основы
Автоматизация многогранна. Чтобы понять его, необходимо знать основы его технологии.
Сама автоматизация – будь то компонентов, процессов или целых заводов – осуществляется с помощью автоматизированных систем управления. Основа системы ̶ это набор инструментов и приемов. Именно они обеспечивают автономную работу таких систем, управляя машинами.
Когда эти системы соединяются, происходит технологическая автоматизация. Существуют также автоматизированные системы управления, которые имеют узкую специализацию. В этом случае эксперты говорят об автоматизации технологических процессов с помощью автоматизированных систем.
Эти системы имеют широкий спектр применения, которые заключаются в следующем.
– Человек все меньше и меньше влияет на производство.
– Инженерная система становится более надежной.
– Сокращается время простоя.
– Производственный процесс полностью контролируется.
– Производственные затраты значительно снижаются.
Для того чтобы контролировать производственные процессы, система имеет в своем арсенале различные методы. Они применяются в зависимости от возможностей руководства и ситуации. Разработчики утверждают, что система автоматизации настолько гибкая, что позволяет решить любую технологическую проблему.
Подготовка к процессу
Прежде чем проектировать производственные системы и автоматизировать процессы, их необходимо подготовить. Такая подготовка всегда сложна, поскольку оптимизируются не только технологии и производство, но и их контроль и мониторинг.
Перед подготовкой производства в него помещается множество разработанных электрических схем с функциями управления, специализированные датчики и устройства. Проводятся и другие работы по оптимизации работы автоматизированной системы.
Объем работ варьируется в зависимости от масштаба автоматизации и установки оборудования. Кроме всего прочего, обязательно проектирование специальных контрольных устройств для мониторинга автоматизации.
Выводы
Автоматизация производства и технологий очень перспективна, хотя все еще широко используется. Автоматизация сокращает производственные затраты, снижает себестоимость товаров и продукции и повышает их качество.
Автоматизация имеет много преимуществ перед человеческим трудом.
Фактически, это область инноваций.
Существует множество методов, которые можно использовать для управления производственными процессами. Они могут применяться в зависимости от возможностей менеджера и ситуации. Разработчики утверждают, что система автоматизации настолько гибкая, что позволяет решить любую технологическую проблему.
Автоматизировать производственное предприятие достаточно сложно. Прежде всего, необходимо спроектировать электроснабжение завода. Иногда необходимо полностью изменить технологию и переоснастить рабочие станции. Но результат – это большой шаг вперед.
Цель автоматизации – Создание автоматизированной системы, которая полностью или частично управляется автоматизированным оборудованием. Таким образом, производство ведется точно по технологии, с минимально возможными затратами и отходами.
Все электростанции (атомные, тепловые, гидроэлектростанции) полностью автоматизированы. Управление основным электрическим и механическим оборудованием на этих станциях автоматическое, а управление их работой, как правило, сосредоточено в одном пункте, откуда сменный диспетчер задает необходимые режимы работы.
Что такое частичная, интегрированная и полная автоматизация
Технический прогресс характеризуется непрерывным ростом автоматизации – от частичной автоматизации, то есть от автоматизации отдельных производственных процессов и операций, через комплексную автоматизацию, от комплексной автоматизации к полной автоматизации со все большим переходом к автоматизированным цехам и заводам с наивысшей технической и экономической эффективностью.
Частичная автоматизация
Автоматизация всех основных и вспомогательных технологических операций является необходимым условием для автоматизации производства. Частичная автоматизация характерна для всех производственных процессов.
Передав человеческие функции по перемещению инструментов машинам, были сняты ограничения, налагаемые физическими ограничениями человека на развитие производства, и уровень производства и масштабы подскочили, что известно как промышленная революция конца 18-го и начала 19-го веков.
С момента создания первых автоматических машин автоматизация производства постоянно и качественно прогрессировала. Замена громоздкого парового двигателя на электрические двигатели, простые в эксплуатации и небольшие по размерам, коренным образом изменила принципы работы и конструкции рабочих машин, а также принципы управления.
Индивидуальный привод отдельных органов машины и введение электрических связей между ними значительно упростили кинематику машин, сделали их менее громоздкими и более надежными.
По сравнению с механическими муфтами, электрические муфты позволили объединить электрическое и механическое программируемое управление, что дает возможность выполнять гораздо более сложные операции автоматически, чем автоматы с механическим программатором (Преимущества электрических систем автоматизации).
С помощью электрических соединений можно не только легко обеспечить требуемую последовательность движений рабочего инструмента, но и легко изменить эту последовательность, чтобы адаптировать рабочую машину для обработки нового продукта. Например, современный станок с программным управлением (см. станок с ЧПУ) может обрабатывать заготовки любой формы. Чтобы переделать такой станок, достаточно изменить программу.
Электрическое программное управление может не только выполнять желаемый цикл перемещения инструмента без вмешательства человека, но и обеспечивать автоматический запуск цикла при выполнении определенных условий, напр. когда станок освобождается от уже обработанной заготовки, имеется новая партия материала, и ее положение относительно инструментов является правильным.
Чтобы такая операция выполнялась автоматически, машина должна быть оснащена чувствительными элементами – датчиками, которые следят за выполнением отдельных условий. Кроме того, сама система управления должна быть способна проверить, выполняются ли эти условия, т.е. она должна уметь решать логическую задачу (см. Логическая операция).
Широкое распространение автоматических регуляторов, выполняющих свои функции гораздо быстрее и точнее, чем человек, обеспечило значительное улучшение технических и экономических показателей многих отраслей, процессов. Они используются для поддержания постоянного напряжения генераторов, скорости вращения двигателей, давления и температуры пара в котлах, толщины прокатной полосы на прокатных станах, температуры в электропечах и т.д.
Нет ни одного производственного предприятия, которое не использовало бы автоматические контроллеры – управляющие устройства в системах автоматического управления. В некоторых случаях эти системы сделали возможными новые процессы и агрегаты, которые не могли быть реализованы при ручном управлении (например, на атомных электростанциях).
Комплексная автоматизация
Наибольший эффект от применения систем автоматического управления достигается при комплексной автоматизации всех машин и технологических агрегатов цеха или участка.
Комплексная автоматизация – это этап автоматизации производства, при котором весь комплекс операций по обработке материалов, включая их транспортировку, выполняется системой автоматических машин и технологий, агрегатов по заранее заданным программам и режимам с помощью различных автоматических устройств, связанных общей системой управления.
В случае комплексной автоматизации функции человека в управлении технологическим процессом сводятся к наблюдению за процессом, анализу его хода и выбору режимов работы оборудования как набора задач для автоматических контроллеров и программных устройств, при которых достигается наилучшая производительность в заданных условиях.
Самый простой способ достижения комплексной автоматизации – использование непрерывных производственных процессов, в которых отдельные участки соединены друг с другом единым потоком материала.
Примером комплексного процесса автоматизации является автоматизированная линия, в которой каждый станок с помощью программного устройства выполняет заранее определенную последовательность движений своих рабочих органов для реализации заданной фазы обработки материала, а весь набор станков линии, соединенных автоматически действующими транспортными устройствами, выполняет общую последовательность фаз обработки для получения готового продукта.
Все электростанции (атомные электростанции, ТЭЦ, насосно-аккумулирующие станции) полностью автоматизированы. Управление основным электрическим и механическим оборудованием на этих заводах автоматическое, а контроль за их работой обычно сосредоточен в одном пункте, откуда сменный диспетчер задает необходимые режимы работы.
Оперативный контроль должен быть централизован и сосредоточен в руках одного человека. Необходимость такой централизации обусловлена тем, что для принятия решений по выбору режимов работы отдельных технологических единиц необходима полная картина всего производственного процесса, т.е. обработка всей информации со всех его участков.
Поэтому видное место среди систем управления занимают устройства, задача которых – организовать связь между человеком и машиной, облегчить человеку управление процессами, разгрузить нервную систему, освободить мозг от напряженной и рутинной работы.
Кроме того, человек часто не в состоянии обработать большой поток технологической информации без помощи вспомогательных устройств.
Например, при централизованном управлении сложными энергетическими системами функции контроллера на центральной станции управления становятся все более сложными, а принятие решений занимает много времени. Это приводит к необходимости быстрого сбора разнообразной информации, чтобы затем представить ее человеку в виде легко воспринимаемого результата, необходимого для принятия решения.
При централизованном управлении вся информация о состоянии производственного процесса сосредоточена у менеджеров смены или операторов.
Эта информация передается людям с помощью многочисленных показывающих и записывающих устройств, размещенных на столах диспетчерских пунктов перед оператором или диспетчером. Помимо устройств, диспетчерская оснащена техникой, позволяющей контролировать отдельные участки станции.
На рисунке изображена панель управления. Представляет собой вертикальную панель (панели), на которой размещены мнемосхемы контролируемого производства, процессов, индикаторы и различные виды аварийных сигналов и индикации устройств автоматического управления, иногда также клавиши и кнопки дистанционного управления.
Поскольку на предприятиях и производствах с большими площадями обмен информацией между средствами контроля и мониторинга и диспетчерской происходит с помощью технологии телемеханики, диспетчерская оснащается устройством воспроизведения этих систем.
Управляя процессом на основе своих знаний о его свойствах и характеристиках, человек широко использует прогнозирование и тем самым способен значительно улучшить управление процессом. В узких рамках этого процесса знание – это модель процесса, происходящего в человеческом мозге.
Прежде чем выбрать конкретное управляющее воздействие, человек использует эту “модель”, чтобы умозрительно увидеть, каков будет результат воздействия на выходные параметры процесса.
Только убедившись, что воздействие приведет к изменению процесса в желаемом направлении или к сохранению его хода неизменным, человек переносит воздействие на реальный процесс, постоянно сравнивая его ход с результатами, полученными умозрительно, и уточняя модель.
Автоматические системы управления с прогнозированием могут работать так же, как и человек. Такая система должна включать модель процесса, устройство для обеспечения самоадаптации параметров модели к реальному процессу и устройство для автоматического поиска тех управляющих воздействий на модель, которые обеспечивают наилучшие показатели процесса. Найденные влияния должны быть автоматически перенесены на реальный процесс.
Примером полной автоматической системы управления является проходная печь предварительного нагрева материала, оснащенная регуляторами температуры в рабочем пространстве и регуляторами расхода топлива и воздуха на горелки печи.
Нагрев материала, выходящего из печи, зависит от температуры ее рабочего пространства, скорости движения материала и ряда других факторов. В свою очередь, температура рабочего пространства зависит от величины расхода топлива и отношения расхода топлива к расходу воздуха, а также от скорости движения нагреваемого материала.
Задача поддержания температуры материала в рассматриваемом примере не может быть решена путем установки отдельных, не связанных между собой регуляторов температуры и расхода.
Необходимо, чтобы уставка регулятора температуры печи автоматически увеличивалась с увеличением скорости движения материала в печи и чтобы уставка регулятора расхода воздуха увеличивалась с увеличением расхода топлива.
Сложные задачи возникают и при разработке систем управления для процессов с множественными преобразованиями энергии. Примером может служить доменная плавка. В этом случае закон управления определяет набор требуемых значений для отдельных параметров процесса (температура, давление, скорость потока и т.д.), каждый из которых подвержен влиянию ряда возмущений, вызванных внешними и внутренними факторами процесса.
Успех комплексной автоматизации существующих производственных участков определяется почти исключительно совместимостью имеющегося оборудования и технологии с требованиями автоматического управления.
Оборудование большинства действующих заводов рассчитано на ручное управление. Поэтому, как правило, комплексная автоматизация должна сопровождаться модернизацией или полной заменой оборудования, изменением технологии и организации производства, при которых в полной мере использовались бы возможности автоматического управления в плане скорости и точности.
Комплексной автоматизации любого производственного участка должен предшествовать тщательный технико-экономический анализ всего комплекса работ для определения экономической эффективности. Комплексная автоматизация позволяет централизовать управление производством и процессами, сократить штат сотрудников, повысить эффективность оборудования, улучшить качество продукции и снизить затраты.
В случае сложных процессов централизация управления требует использования автоматических систем управления, которые позволяют собирать информацию о контролируемом процессе и передавать ее в удобной для человека форме.
Комплексная автоматизация – это шаг к полной автоматизации, завершающийся созданием цехов и автоматизированных заводов.
Полная автоматизация
Полная автоматизация – этап автоматизации производства, при котором автоматическая система выполняет весь комплекс операций данного производственного процесса без непосредственного вмешательства человека, включая выбор и установление режимов работы, обеспечивающих наилучшую эффективность в заданных условиях.
Ответственность человека ограничивается наблюдением за правильной работой системы управления и ее отдельных компонентов, а также вводом в систему задач и критериев, которые должны быть выполнены процессом.
Для простых процессов, протекающих в неизменных условиях, после выбора и определения оптимального режима работы он может поддерживаться в течение длительного времени, и концепция полной автоматизации совпадает с концепцией комплексной автоматизации.
Однако для большинства процессов, подверженных внешним возмущениям, принципиальное отличие полной автоматизации от комплексной заключается в передаче выбора и настройки режимов работы отдельных машин и оборудования (в том числе в аварийных ситуациях) от человека к автоматической системе управления.
Переход к полной автоматизации основан на автоматическом поиске и определении оптимального режима работы и автоматизации оперативного управления, т.е. согласования отдельных машин и оборудования.
Для решения этих проблем широко используются компьютерные технологии, особенно управляющие машины (контроллеры, промышленные компьютеры), которые анализируют ход производственного процесса, синтезируя законы управления и определяя критерии оптимальности. Автоматический анализ процессов и синтез законов управления определяют способность к самоадаптации комплексных систем автоматизации.
Системы полной автоматизации имеют иерархическую структуру:
- Этап 1 содержит системы программированного и логического управления и автоматические системы управления;
- Этап 2: автоматические системы оптимизации для отдельных машин и оборудования;
- Этап 3: автоматические системы оперативного управления.
Трехступенчатая иерархия управления определяет функциональную структуру систем полной автоматизации. Аппаратное разрешение этой системы может быть различным, система может быть построена так, как описано выше, но может быть построена и без четкого разделения функций, выполняемых отдельными устройствами.
Увеличение сложности задач управления приводит к увеличению количества и сложности аппаратных средств, а следовательно, к увеличению вероятности сбоев в работе системы.
Постоянная интенсификация процессов и их постоянно увеличивающиеся размеры, а значит, и возрастающий риск аварий, делают проблему надежности еще более важной в промышленной автоматизации. Поэтому разрабатываются все более надежные компоненты и методы соединения, а также ищутся методы создания надежных систем из недостаточно надежных компонентов.
Система полной автоматизации – это сложная и высокораспределенная система автоматизации, требующая высокой степени надежности как с точки зрения надежности отдельных компонентов, так и структурной надежности.
Целью полной автоматизации является создание автоматизированных цехов и заводов (автоматизированных фабрик). Основные экономические выгоды от полной автоматизации достигаются за счет улучшения использования оборудования, обеспечения непрерывности процесса с оптимальной производительностью и качеством продукции в заданных условиях.
Развитие технологии автоматического управления невозможно без прогресса в области оборудования и, прежде всего, в элементах, из которых строятся устройства управления. Важнейшей проблемой при разработке устройств и систем автоматического управления является повышение их надежности.
Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в своих социальных сетях. Это поможет в развитии нашего сайта!
Суть этого подхода заключается в том, чтобы производство могло поставлять на потребительский рынок необходимое количество товаров по всем позициям, без разновидностей, дефицита и с оптимальным использованием производственных мощностей и материальных запасов в процессе изготовления готовой продукции (DP). Важно уточнить, что методология DDMRP не исключает все, что было до нее, а объединяет и дополняет эффективные методы автоматизации производственных процессов в комплексную систему, учитывающую современные быстро меняющиеся условия рынка.
Автоматизированная система оперативного управления производством в области управления запасами, снабжения сырьем, материалами
Автоматизация производственных процессов на предприятии – это не только оптимизация технологических процессов производства, но и автоматизация поставок сырья и комплектующих в необходимом количестве, качестве и в срок. Методологи из американского института Demand Driven Institute пришли к выводу, что управление производственными процессами должно осуществляться на основе реального потребительского спроса в данный момент. Это означает, что производство для будущих продаж не должно основываться на прогнозах, которые могут оказаться неточными. Это чревато созданием избытка продаж, если фактический спрос окажется ниже, чем в аналогичном предыдущем периоде. Или обратная ситуация – повышенный спрос не позволит закрыть все заказы, если они превышают прогноз, что приведет к дефициту и неправильным продажам.
Автоматизация – это активное использование компьютеров и других передовых технологий для выполнения различных задач без непосредственного вмешательства человека. Оборудование на различных заводах варьируется от простых датчиков до мощных инновационных роботов. Автоматизация в производстве может включать в себя независимость отдельной операции, целой линии, целого завода или даже сети предприятий, объединенных в одну большую систему.
Что такое автоматизация?
Автоматизация – это активное использование компьютеров и других передовых технологий для выполнения различных задач без непосредственного вмешательства человека. Оборудование варьируется от простых датчиков до мощных инновационных роботов. Автоматизация производства может включать в себя независимость отдельной операции, целой линии, целого завода или даже сети предприятий, объединенных в одну большую систему.
Важность этого процесса сегодня связана с развитием конкурентной среды во всех областях промышленности. Кроме того, потребность в автоматизации растет в связи с высокой стоимостью человеческого труда и сохранением опасных условий труда в некоторых производственных зонах. Автоматизация помогает решить многие экономические проблемы компании и повышает ее гибкость.
Читайте далее:- Кибернетика, что это такое? Происхождение и справочная информация.
- АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ it. Что такое система автоматического управления?.
- Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
- Полезные статьи о том, что такое приказ в электроустановках.
- Система управления – карта знаний.
- Автоматизация процессов: что это такое, технические системы в производстве, примеры автоматизации, инструменты, роль автоматизированных методов.
- АСУ: состав, функции, типы систем автоматического управления.