Управляющий директор компании Control Freaks Клинт Джонсон рассказывает на портале Information Age о том, какими бывают типы современной промышленной автоматизации и о «девяти столпах технологического прогресса», лежащих в основе Индустрии 4.0.

Автоматизация позволяет организации выполнять рабочие процессы практически без вмешательства человека. Она может приводить в действие оборудование для решения множества задач в широком спектре производственных сред. Ее ценность состоит в том, что она повышает качество, производительность и эффективность за счет уменьшения участия человека, тем самым резко снижая риск ошибки. В базовом виде промышленная автоматизация использует контроллер, который сверяет состояние оборудования с заранее определенным списком значений для поддержки желаемых условий и состояний, необходимых для его эффективной работы.

Для автоматизации производства требуется система управления, например компьютер, и огромные объемы данных для управления оборудованием и процессами. Промышленные предприятия постоянно ищут пути увеличения выпуска продукции, а также повышения производительности и эффективности; автоматизация держит машины в определенном измеряемом состоянии.

Большинство автоматизированных производственных линий состоит из рабочих станций и транспортных систем, которые проводят изделие через многочисленные этапы производства, используя множество различных инструментов для изменения назначения или внешнего вида продукта. Этот процесс контролируется логическим контроллером. Он следит за очередностью подключения оборудования и тем, как долго каждая машина должна работать над продуктом. Предприятия могут использовать автоматизированные инфраструктуры для производства, переработки и выпуска отдельных деталей, а также для сборки конечного продукта.

Различия между системами автоматизации производства

Существует четыре различных вида автоматизации, каждый из которых служит определенной цели:

  • гибкие производственные системы (Flexible Manufacturing Systems, FMS). Подключение FMS к производственным линиям позволяет расширить возможности программируемых систем для переналадки с минимальной задержкой в производстве или абсолютном ее отсутствии;
  • программируемая автоматизация. Этот тип автоматизация позволяет операторам адаптировать и переупорядочивать весь производственный процесс с учетом отклонений в готовом продукте, например, изменения цвета детских игрушек. Программируемая автоматизация — это, как правило, станки с числовым программным управлением, которые работают под управлением компьютерных программ и применяются для производства различных партий товара с любым типом отклонений;
  • жесткие, фиксированные или тяжелые системы. Как следует из названия, эти системы автоматизации не меняют своего состояния на протяжении всего производственного процесса, и чтобы изменить его — должны быть веские обстоятельства. Как правило, это производственные линии, на которых в больших объемах производятся отдельные изделия, например, автомобили;
  • комплексное автоматизированное производство (Computer-integrated Manufacturing, СIM). Производственные системы такого типа полагаются на компьютерную систему и охватывают все производственные процессы, связанные с автоматизацией и производством. Чаще всего к ним относятся следующие системы:
    • автоматические краны и передаточные системы;
    • станки с ЧПУ;
    • интеграция CAD и CAM;
    • компьютерное планирование;
    • автоматизированное планирование и производство;
    • машинные системы;
    • робототехника.

Индустрия 4.0

Индустрия 4.0, также известная как четвертая промышленная революция или интеллектуальное производство, напрямую связана с применением автоматизации и наборов данных на производстве. В этом контексте автоматизация — это интуитивно понятный и взаимосвязанный процесс, который позволяет производственным линиям соответствовать постоянно меняющимся отраслевым требованиям. В рамках Индустрии 4.0 возможна связь отдельных действий с любым процессом, причем с возрастающей скоростью и точностью, что повышает ценность всей операции.

«Девять столпов технологического прогресса» — базис Индустрии 4.0:

  1. аддитивное производство — так по-другому называют 3D-печать. Ее основой при создании продуктов являются 3D-технологии, которые формируют объект путем наслаивания. Эта технология обычно применяется для выпуска небольших партий нестандартной продукции, легких деталей машин и прототипов;
  2. дополненная реальность (AR). Она идеально подходит для выявления проблем в машине, а также для обучения и диагностики;
  3. автономная робототехника. Обладает возможностью изменять свои основные цели в зависимости от того, на какой стадии находится производство. Помимо безопасной работы в созданной человеком среде, роботы также способны общаться друг с другом;
  4. большие данные и аналитика. Большие объемы данных и аналитических ресурсов необходимы для достижения эффективности, без которой бизнесу не обойтись;
  5. облако. Производство немыслимо без сотрудничества, выходящего за пределы компании, и здесь не обойтись без быстрых облачных вычислений — они необходимы для сбора, анализа, хранения и мониторинга данных;
  6. кибербезопасность. Индустрия 4.0 подразумевает отход от традиционных закрытых процессов и переход в более современную и взаимосвязанную среду. Однако для этого требуются более сложные уровни доступа пользователей и бóльшая зависимость от сетевой кибербезопасности;
  7. горизонтальная и вертикальная системная интеграция. Системная интеграция — это полная гармонизация каждого актива в цепочке поставок. Например, она может понадобиться линейному менеджеру, чтобы отслеживать другие области цепочки поставок, такие как информация от ритейлеров или производственных отделов;
  8. интернет вещей (IoT). Датчики IoT присутствуют на многих объектах как на производственных линииях так и в центрах управления. В условиях Индустрия 4.0 эти активы смогут общаться друг с другом, что позволит производственному персоналу на более глубоком уровне контролировать работу производственного оборудования. Связь IoT с облаком — эффективное средство прогнозного обслуживания;
  9. моделирование. 3D-моделирование продуктов, материалов и процедур в связке с данными в режиме реального времени может применяться для создания виртуальной модели всего производственного процесса.