Промышленная автоматизация

 

Автоматизация производства: системы, их назначение и разновидности

Для достижения успеха в своей деятельности предприятиям требуется вносить существенные коррективы в прежнюю систему управления производством. На помощь приходит научно-технический прогресс. Современные разработки позволяют автоматизировать производство. Люди при этом освобождаются от выполнения многих функций и те возлагаются на специальные приборы, устройства, информационные системы.

Автоматизация производства бывает полной, частичной и комплексной. В первом варианте весь рабочий процесс осуществляется с применением машин. При менее затратной частичной автоматизации технические устройства отвечают только за выполнение отдельных операций. Комплексный подход предполагает функционирование цеха или участка как единого целого, состоящего из взаимосвязанных частей. Но в любом случае самые ответственные решения принимает человек. Он подготавливает исходные данные, подбирает подходящие алгоритмы, анализирует полученные результаты.

Эффективное управление ресурсами предприятия с помощью 1С:ERP Управление предприятием 2

• Сокращение трудозатрат;
• Снижение себестоимости;
• Рост оборачиваемости складских запасов;
• Рост производительности труда в производстве.

Цели автоматизации производства

Установка на предприятии специального технического оснащения и его обслуживание требует немалых затрат. Но это помогает добиться следующего:

• освободить человека от тяжелого ручного труда и повысить безопасность производства;
• минимизировать брак продукции, возникающий по причине ошибок работников, улучшить качество изделий и расширить их ассортимент – все это обеспечивает приток клиентов;
• увеличить в несколько раз производительность труда – устройства помогают получать большой объем продукции за минимальный отрезок времени;
• уменьшить число работников и снизить тем самым расходы на заработную плату.

Автоматизация производства способствует достижению главной цели – увеличить прибыль предприятия. Но есть и определенные недостатки такого подхода. В частности, одной из проблем является возникновение так называемой технологической безработицы. Кроме того, усложнение производственной системы вызывает необходимость в подборе квалифицированных кадров. Однако не всегда легко найти специалистов, обладающих нужным опытом и знаниями современных стандартов.

Перечень проблем, связанных с введением автоматизации, можно дополнить тем, что существует риск взлома системы, устройства уязвимы в техническом плане, а их работа зависит от электроснабжения. Но перечисленные недостатки можно минимизировать с помощью грамотной организации производственного контроля, повышения квалификации работников, своевременного обслуживания техники, обеспечения качественной защиты данных. Эти меры необходимо реализовывать, так как в целом плюсы оказываются гораздо весомее минусов.

Типы автоматизации производства

Замена человеческого труда машинным осуществляется в разных направлениях. При этом используется соответствующее оборудование – оно может быть относительно простым или представлять собой целые программно-технические комплексы. Различают несколько типов автоматизации.

Машины с числовым управлением (NC)

Речь идет о станках, запрограммированных на выполнение определенных работ. Весь технологический процесс здесь осуществляется под управлением электроники. Вмешательство человека сведено к минимуму. Оно заключается в наладке и проверке оборудования, установке и снятии заготовок. С этим под силу справиться одному рабочему, причем под его контролем могут находиться сразу несколько станков.

Машины с числовым управлением, функционирующие практически автономно, способны производить изделия высокого качества. Они обрабатывают детали очень точно в течение нужного времени и «не устают» в отличие от мастеров, работающих вручную. Подобные станки справляются с теми задачами, которые невозможно выполнить с применением обычных устройств. Они помогают четко спланировать деятельность благодаря тому, что время для выполнения операции устанавливается заранее.

Еще одним преимуществом такой техники является производственная гибкость. Она заключается в том, что при работе с деталями другого типа достаточно сменить программу, а применяемая до этого может храниться на накопителе и вновь использоваться в случае необходимости.

Роботы

Такие машины все активнее включаются в автоматизацию производства с целью облегчить человеческий труд. Они легко справляются со сложными рабочими процессами. Роботы различаются видом, размерами, функционалом. Круг задач, которые они способны выполнять, очень широк. Это погрузка тяжелых или опасных предметов, упаковка товаров, отделочные, сварочные и многие другие работы.

Есть роботы, каждым движением которых управляет оператор. Другие, относящиеся к автоматам, следуют заданной программе. Они не способны корректировать выполняемые действия, и здесь тоже требуется участие рабочего. Максимально самостоятельными являются автономные роботы. Такие механизмы совершают запрограммированные операции. Функционируя по заданным алгоритмам, они при необходимости корректируют действия. Подобные устройства берут на себя всю работу на определенном участке конвейера, при этом привлечение живой рабочей силы не требуется.

Информационные технологии (IT)

Эта обширная область характеризуется применением компьютерного оснащения. В отличие от других средств, применяемых в автоматизации производства, они охватывают в первую очередь сферу интеллектуального труда. Такие технологии нацелены на различные способы обращения с информацией – ее создание, получение и обработку, хранение, распространение.

В современном производстве компьютеры приобретают жизненно важное значение в деле управления данными. Люди получают возможность освободиться от выполнения рутинных и сложных мыслительных операций. Причем скорость работы человеческого мозга не может сравниться с производительностью машины. Кроме того, правильно настроенная техника работает безошибочно и может справляться с колоссальным объемом работы.

Применение систем автоматизированного проектирования

Здесь подразумевается программное обеспечение, которое подразделяется на отдельные направления – CAD/CAM/CAE. Каждое из них помогает решать узкоспециализированные задачи, и на конкретном этапе производства можно применить наиболее подходящую систему. С компьютерной поддержкой такого рода удается изготавливать сложные детали и сокращать цикл их производства.

Посредством прикладных программ создаются алгоритмы работы применяемых станков. Появляется возможность проектировать изделия, прогнозировать их качества и характеристики и определять оптимальную технологию изготовления. Указанные системы помогают воплощать идеи любой сложности. Скорость и точность работы компьютерных программ способствует получению продукции высокого качества и снижению ее себестоимости.

Гибкие производственные системы (FMS)

Такие комплексы помогают совершать полные циклы изготовления продукции в условиях изменяющейся производственной среды. Система своевременно реагирует на предсказуемые и непредвиденные обстоятельства и адаптируется к ним. Например, при необходимости меняется порядок рабочих операций, корректируется дизайн изделия, упрощается сборка деталей.

Автоматизацию производства, проводимую с применением этого метода, нельзя назвать экономичной. Стоимость самой техники, а также ее установки высока. Кроме того, здесь требуется квалифицированный персонал, способный управлять таким оснащением и производить сложное предварительное планирование. Однако эти моменты компенсируются высокой надежностью системы, значительным повышением производительности труда, уменьшением стоимости производства.

Гибкие системы помогают избежать простоев и максимально эффективно использовать рабочее время. Если обычное оборудование при возникшей поломке прекращает свою работу, то FMS способна адаптироваться к неполадкам и продолжать изготовление изделий во время ремонта.

Системы компьютерного интегрирования (CIM)

Высшей степени автоматизации производства можно достичь только при условии интеграции всех действующих на предприятии сегментов. В этом случае участие человека в производственной деятельности оказывается минимальным.

Нельзя путать комплексную автоматизацию с компьютерным интегрированием. В первом случае дело касается только технических процессов и работы оборудования. CIM же наряду с этим предполагает применение компьютерных систем и для автоматизации управления, принятия различных решений.

Так создается интегрированная информационная среда, где различные программные модули обмениваются данными между собой и с центром всей системы. При такой организации существует общая база данных. Пользователь через интерфейс получает доступ ко всем производственным модулям и может наблюдать за любыми нужными сегментами производственного комплекса.

В целом компьютерное интегрирование направлено на выполнение следующих функций:

• проектирование, планирование и подготовительные действия перед производством продукции;
• управление работой участков и цехов, где изготавливаются изделия;
• управление складами, транспортными системами;
• обеспечение качества продукции;
• контроль за работой системы сбыта;
• управление по части финансирования.

При компьютерном интегрировании охватывается полный спектр задач, вязанных с созданием продукта. Производственный процесс значительно ускоряется, а благодаря минимальному участию человека снижается количество различных ошибок и сбоев.

1C:ERP Управление предприятием 2

В настоящее время предлагаются различные программные продукты для автоматизации производства. Еще сравнительно недавно наиболее подходящим решением для организации в рамках предприятия единого информационного пространства считалось 1С:УПП. Но особенности современного бизнеса стали выходить за рамки этого программного обеспечения.

Возникла необходимость в создании новой системы, удовлетворяющей текущие потребности предпринимателей. На смену 1С:УПП пришла 1С:ERP. Эта организационная стратегия позволяет объединить в одно целое все бизнес-процессы и грамотно управлять ими.

Программный продукт «1С:ERP Управление предприятием 2» разработан при участии специального совета экспертов – руководителей и специалистов крупных промышленных компаний. Он предназначен для внедрения на предприятиях любого масштаба, в том числе крупных, с технически сложным производством, в котором действуют инновационные технологии.

Инструменты в составе указанного программного продукта позволяют анализировать показатели эффективности производственной деятельности, отслеживать их изменения. Предусмотрена возможность планирования, как стратегического и тактического, так и оперативного. В программе заложен набор необходимых для этого инструментов. Готовые планы проверяются на выполнимость, сбалансированность и корректность.

С помощью предложенного продукта удобно управлять производством. При этом детализация может доходить до выполнения отдельных технологических операций. В целом предусмотрены две ступени управления. На верхней координируется деятельность подразделений и цехов. На нижней осуществляется контроль за работой оборудования и выполнением заданий, данных главным диспетчером.

В программу также входят пункты, связанные с техническим обслуживанием приборов и ремонтом, учетом затрат по различным направлениям, планированием и контролем поступающих и расходуемых средств, кадровым делопроизводством и многое другое.

Автоматизация производства набирает темпы в различных сферах бизнеса. Владельцы предприятий все больше склоняются к применению такого подхода, и современный рынок предоставляет широкий выбор решений для его реализации. Ключом к успеху становится тщательный анализ конкретных условий и внедрение подходящих технологий. Автоматизация, реализованная с учетом реальных потребностей, может принести предприятию максимальную пользу.

Промышленная автоматизация

Благодаря быстрому развитию технологий, все промышленные системы обработки, заводы, машины, испытательные комплексы и т. д. перешел от механизации к автоматизации.

Развитие технологий в промышленности

Система механизации нуждается в человеческом вмешательстве, чтобы управлять машинами с ручным управлением.

• высокой точности,
• высокого качества,
• производительности производственных процессов.

Автоматизация-это шаг за пределы механизации, которая использует устройства с высокой способностью управления для эффективного производства или производственных процессов.

Что такое Промышленная автоматизация

Промышленная автоматизация-это использование устройств управления, таких как PC / PLCs / PACs и т. д. контролировать производственные процессы и машины, устраняя как можно больше трудовых вмешательств и заменяя опасные сборочные операции автоматизированными. Промышленная автоматизация тесно связана с инженерным управлением.

• температура,
• расход,
• давление,
• расстояние,
• уровень.

Все эти переменные приобретаются, обрабатываются и контролируются сложными микропроцессорными системами или контроллерами обработки данных на базе ПК.

Определение промышленной автоматизации

Системы управления являются неотъемлемой частью системы автоматизации. Различные типы методов управления с замкнутым контуром обеспечивают, чтобы переменные процесса следовали заданным точкам.

• вычисление параметров для систем управления,
• запуск или выключение завода,
• мониторинг производительности системы,
• планирование оборудования и т.д.

Системы управления в сочетании с контролем, адаптированными к условиям эксплуатации в промышленности, обеспечивают гибкую, эффективную и надежную производственную систему.

Примеры системы управления на производстве

Автоматизированная система нуждается в специальных специализированных аппаратных и программных продуктах для реализации систем контроля и мониторинга. В последние годы, количество таких продуктов было разработано от различных поставщиков, которые предоставляют свои специализированные программные и аппаратные продукты.

Некоторые из этих поставщиков-Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron, Owen и так далее.

Виды промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация-это использование компьютерных и машинных автоматизированных систем для управления различными производственными операциями хорошо контролируемым образом.

• автоматизация технологических процессов,
• автоматизация производства.

Автоматизация Технологических Установок

В обрабатывающей промышленности продукт образуется в результате многих химических процессов, основанных на некоторых видах сырья. отрасли промышленности-фармацевтика, нефтехимия, цементная промышленность, бумажная промышленность и т. д.

• производить высокое качество,
• повысить производительность,
• обеспечить высокий контроль физических процессов.

Иерархия систем автоматизации процессов состоит из различных слоев, представляющих широко распространенные компоненты в технологической установке.

Уровень ноль или завод: этот уровень состоит из машин, которые находятся ближе всего к процессам. При этом датчики и исполнительные механизмы используются для преобразования сигналов от машин и физических переменных с целью анализа и получения управляющих сигналов.

Прямое управление технологическим процессом: на этом уровне автоматические контроллеры и системы мониторинга получают информацию о технологическом процессе от датчиков и соответственно приводят в действие исполнительные системы.

• Получение данных
• Мониторинг растений
• Управление открытым и замкнутым контуром
• Отчет

Диспетчерский контроль установки: этот уровень управляет автоматическими контроллерами, устанавливая цели или уставки. Он следит за оборудованием управления для оптимального управления технологическим процессом.

• Мониторинг производительности завода
• Оптимальное управление технологическим процессом
• Координация завода
• Обнаружения неисправности и т. д.

• принятия решений,
• распределение ресурсов,
• производственная цель,
• управление техническим обслуживанием и т. д.

• Производства диспетчеризация
• Управление запасами
• Надзор за производством, отчетность о производстве и т. д.

Управление заводом: это более высокий уровень автоматизации технологического процесса завода. Она больше занимается коммерческой деятельностью,чем технической.

• Анализ рынка и клиентов
• Статистика заказов и продаж
• Планирование производства
• Баланс емкости и заказа

Система Автоматизации Производства

• обрабатывающие производства,
• производство продуктов из материалов,
• текстильную промышленность,
• швейная промышленность,
• стекольная промышленность,
• пищевая промышленность,
• производство бумаги,
• производство строительных материалов,
• другие производства.

• обработка материалов,
• механическая обработка,
• сборка,
• инспекция и упаковка.

С помощью автоматизированного управления и промышленных робототехнических систем автоматизация производства становится очень гибкой и эффективной.

Ниже приводится описание каждого уровня в иерархии систем автоматизации производства:

Машинный уровень автоматизации производства: на этом уровне различные чувствительные и исполнительные устройства управляют производственным процессом. Это инструментальный уровень управления машиной. Задачи этого уровня включают сбор данных, проверку сигналов и управление машиной.

Клеточный или групповой уровень автоматизации производства: это еще один уровень автоматизации, на котором координируется работа группы машин в производственных ячейках. Для такого управления машинами используются различные автоматизированные контроллеры, такие как ПЛК.

Уровень цеха: это контрольный автоматизированный уровень, на котором осуществляется контроль и координация работы нескольких производственных ячеек.

• производственного контроля,
• контроля и планирования

HMI, используемые на этом уровне, облегчают дистанционное управление всеми переменными производственного процесса.

Уровень предприятия: этот уровень выполняет все связанные с управлением действия, такие как планирование производства и планирование и т.д.

Преимущества промышленной автоматизации

Производители сталкиваются со многими проблемами в современном глобально конкурентоспособном бизнес-ландшафте. Некоторые из этих проблем включают в себя суровые производственные условия (в мире, который все больше сосредотачивается на безопасности – и это правильно), все более сложные цепочки поставок, соответствие последним энергоэффективным стандартам и конкуренцию с компаниями с очень небольшими предельными издержками.

Многие из этих причин подталкивают производителей к промышленной автоматизации.

• Повышение производительности труда
• Улучшение качества продукции
• Снижение трудовых или производственных затрат
• Снижение рутинной ручной работы
• Повышать безопасность
• Помог снять мониторинга
• Повышение производительности труда

Автоматизация увеличивает скорость производства, производя больший объем продукции при заданных затратах труда. Невозможно, чтобы люди работали в течение долгих часов, не теряя точности. С другой стороны, без ущерба для точности, автоматизированные системы управления способны работать долгие часы. Отсюда повышается производительность и производительность труда в расчете на час трудоемкости.

Одно из главных преимуществ автоматизации заключается в том, что снижается доля дефектности. При ручном управлении производственным процессом возможен компромисс по качественным характеристикам изделия. Но система автоматизации выполняет операции с большим соответствием и единообразием требованиям к качеству. С помощью систем автоматизации промышленные процессы контролируются и контролируются на всех стадиях для получения качественного конечного продукта.

Снижение трудовых или производственных затрат

Автоматизированные системы помогают промышленным предприятиям значительно экономить в долгосрочной перспективе, заменяя автоматизированное оборудование на человеческий труд, что позволяет снизить себестоимость единицы продукции.

Оборудование автоматизации, работающее плавно или равномерно 24 × 7, не только повышает производительность, но и, следовательно, приводит к отличной отдаче от инвестиций за счет экономии заработной платы, затрат на рабочую силу, пенсий и расходов с сотрудниками. Автоматизированная система также уменьшает нехватку рабочей силы, заменяя автоматизированные операции вместо рабочей силы.

Снижение ручной работы

Во многих промышленных применениях технологические переменные, такие как температура, уровень жидкости, давление и т. д. должны периодически контролироваться в качестве рутинной задачи для поддержания их установленных уровней. Таким образом, система автоматизации создает автоматическое рабочее состояние, используя замкнутые системы управления.

При внедрении автоматизированной системы работа становится безопаснее за счет перевода работника с места активного участия в процессе на руководящую роль. Автоматизированные машины могут работать в опасных и других экстремальных условиях. Кроме того, эти системы используют промышленных роботов вместо рабочих-людей, особенно в опасных для жизни условиях (химические и высокотемпературные условия).

• несчастные случаи,
• травмы работников,
• аварийные ситуации.

Дистанционный Мониторинг

Большая часть промышленных операций должна управляться дистанционно для удобного и удаленного контроля контроля и управления технологическими переменными.

• связь между технологической зоной и надзорной (контрольной и контрольной) зоной,
• возможность контролировать производственные процессы,
• возможность удаленного контроля и мониторинга.

Лучшим примером такого дистанционного управления является автоматизированное управление электрической сетью.

Оборудование Промышленной Автоматизации

• зондирование,
• контроль,
• надзор и мониторинг, связанные с производственными процессами.

Чувствительные и исполнительные элементы системы автоматизации производства

• поток,
• давление,
• температура и т. д.

• термопары,
• резисторные датчики температуры (RTDs),
• тензометрические датчики и т. д.

Сигналы от этих датчиков используются для обработки, анализа и принятия решений с целью получения управляющего сигнала.

Различные методы управления реализуются для получения требуемого результата путем сравнения текущей измеряемой переменной процесса с заданными значениями. Наконец, контроллеры производят вычисленные выходы и применяются в качестве электрических или пневматических сигнальных входов к исполнительным элементам.

Приводы преобразуют электрические или пневматические сигналы в переменные физического процесса. Некоторые из приводов включают регулирующие клапаны, реле, двигатели и т. д.

Особую категорию приборов составляют интеллектуальные приборы, представляющие собой интегрированные системы чувствительных или исполнительных элементов с возможностью связи с полевыми шинами.

• состоят из внутренней схемы формирования сигнала,
• облегчают прямое подключение к каналу связи в промышленной системе шин.

Элементы Системы Управления

Это микропроцессорные электронные контроллеры или просто промышленные компьютеры, которые принимают сигналы от различных датчиков, а также командные сигналы от систем управления или от людей-операторов. Эти контроллеры могут быть системами непрерывного управления или последовательного / логического управления в зависимости от структуры природы управления.

• обрабатывает значения датчиков,
• проводит контроль величин,
• производит выход управления на различные исполнительные устройства.

Современным типом устройства управления, применяемого в системах автоматизации, является программируемый логический контроллер (ПЛК). ПЛК поставляются со специальным программным обеспечением, так что они могут быть запрограммированы для выполнения соответствующих операций управления.

• мощный процессор,
• цифровой ввод-вывод,
• аналоговый ввод-вывод,
• коммуникационные модули

Человеко-машинный интерфейс или интерфейс оператора-это графический интерфейс для операторов, который отображает информацию о процессе, такую как состояние переменной процесса, запись результатов в базу данных, генерация сигналов тревоги и т. д. SCADA — это один из графических интерфейсов пользователя, который дистанционно управляет промышленными операциями. Кроме того, распределенные системы управления (РСУ) обеспечивают собственный HMI для графического отображения различных промышленных параметров.

Что такое промышленная автоматизация?

Российские предприятия в процессе своей деятельности сталкиваются с двумя основными проблемами – невысокая производительность труда и отставание качества продукции от мировых стандартов. Решить эти проблемы и наладить выпуск конкурентоспособной продукции позволит внедрение автоматизации производства.

Промышленная автоматизация – это активное использование инновационных технологий для организации процесса производства, в результате чего функции управления и контроля будут выполняться с помощью автоматизированных средств.

Виды автоматизации в зависимости от степени интенсивности

• Полная. Предполагает тотальную автоматизацию, когда все циклы производства управляются только в автоматическом режиме. Важно наладить работу автоматики и полностью исключить возможность сбоев.
• Частичная. Предполагается автоматизация некоторых технологических участков.
• Комплексная. Производственные участки работают в качестве единого автоматического комплекса. Выполняется интеграция АСУ ТП с верхними информационно-управляющими системами предприятия (MES, ERP, OLAP, BI). Такая автоматизация промышленного производства оставляет человеку лишь функции общего управления, а также контроль за работой автоматизированных систем.

Цели промышленной автоматизации

• Снижение количества людей, задействованных на площадках производства.
• Повышение качества и конкурентоспособности продукции.
• Повышение объема производимой продукции.
• Обеспечение возможности точного планирования.
• Повышение уровня эффективности производства, в частности рациональное использование сырья, сокращение расходов, обеспечение энергетической эффективности.
• Приведение производства в соответствие с экологическими стандартами.
• Обеспечение высокого качества управления на предприятии путем согласования работы на всех уровнях.

Достичь эти цели позволяет решение следующих задач:

• внедрение современных средств промышленной автоматизации, включающих в себя специальное оборудование, программные компоненты, системы управления и контроля;
• внедрение основ промышленной автоматизации, позволяющих выстроить эффективную систему.

Оборудование для промышленной автоматизации

Автоматизация промышленных предприятий предполагает внедрение комплекса средств, включающих в себя технические, программные и информационные устройства. Для наладки работы используется несколько систем автоматического управления:

• система регулирования. В состав системы входят объекты регулирования и непосредственно регуляторы, подчиненные общему алгоритму управления;
• адаптивная система, способная выполнять самонастройку и применять аналитический метод для поиска необходимого режима работы;
• следящая система. Обеспечивает контроль и поддержание установленных параметров во время производственного процесса.

Возможности компании «Технологика»

Обратившись к услугам компании «Технологика», вы сможете заказать проектирование и внедрение системы автоматизации на производстве. В компании «Технологика» работают инженеры высокой квалификации, имеющие большой опыт разработки проектов и подбора средств автоматизации производства. Вся проектная документация оформляется в соответствии с ЕСКД, все решения отвечают требованиям ГОСТ, СНиП, ПУЭ и стандартам в области охраны труда и соблюдения пожаро- и взрывобезопасности.

Среди других услуг компании – производство шкафов автоматики, программирование систем автоматизации. Получите профессиональную консультацию и выгодное коммерческое предложение, обратившись по телефону: +7 (843) 210-18-28.

Источник https://www.1cbit.ru/blog/avtomatizatsiya-proizvodstva-sistemy-i-ikh-naznachenie-i-raznovidnosti/

Источник http://dis-rostov.ru/promishlenaya-avtomatizattsiya-promishlenost

Источник https://ivctl.ru/o-kompanii/blog/chto-takoe-promyshlennaya-avtomatizatsiya/