Исследование промышленной автоматизации: типы, преимущества и роль в Индустрии 4.0

Промышленная автоматизация с нами уже много лет. Но знаете ли вы все типы, которые она включает? Как она вписывается в Индустрию 4.0? На протяжении этого поста мы ответим на самые частые вопросы о Промышленной Автоматизации.

Что такое Промышленная Автоматизация?

Промышленная автоматизация — очень широкий термин, включающий все те технологии и методологии, позволяющие выполнять повторяющиеся задачи автоматически, либо с, либо без взаимодействия оператора.

Вселенная промышленной автоматизации очень широка, так же как и технологии, которые могут применяться в индустрии. Помимо включения роботов, ПЛК или пневматических систем, … для выполнения повторяющихся задач, есть другие технологии, которые могут применяться во многих других процессах в индустриях для обеспечения большей добавленной стоимости.

Что Промышленная Автоматизация имеет общего с Индустрией 4.0?

Сегодня промышленную автоматизацию нельзя понять без Индустрии 4.0. Промышленная автоматизация возникает как естественная эволюция производственных процессов. Это уже случалось с паровым двигателем, электричеством или появлением первых роботов и автоматов. То, что предоставляет Индустрия 4.0 — это способность взаимосоединять все эти традиционные системы для совместного управления и диагностики всего производственного процесса. Также позволяет анализировать эти данные для улучшения конкурентоспособности, качества или обслуживания.

Со всем этим преимущества I4.0 очень ясны:

• Быстрое улучшение и адаптация к эволюции продуктов на рынке.
• Большая кастомизация в конечном продукте, имея цифровые системы, позволяющие варьировать процесс без больших трудностей.
• Более гибкие смены референций в той же линии, имея возможность производить разные детали/продукты в тех же позициях без необходимости дублирования.
• Больше контроля над производственными параметрами и, следовательно, качеством.

Типы Промышленной Автоматизации

В ATRIA мы работали над большим количеством Проектов Промышленной Автоматизации, используя технологии, позволяющие автоматизировать задачи. Некоторые из этих технологий: компьютерное зрение, коллаборативная робототехника, промышленная робототехника, AGV/AMR и дополненная реальность.

Затем мы сообщаем вам подробнее, из чего состоят эти технологии:

 

• Компьютерное зрение: компьютерное зрение позволяет нам, через изображения разных типов, получать визуальную информацию среды. С этим могут быть разработаны приложения, такие как, например, метрология деталей, обнаружение дефектов, позиционирование и т.д.).

• Коллаборативная робототехника: коллаборативная робототехника позволяет добавлять роботизированные руки на рабочие станции или зоны, где люди и роботы должны сосуществовать. Этот тип роботов включает сенсоры разных типов для реакции на вариации среды.

• Промышленная робототехника: промышленная робототехника, как мы знаем, используется для автоматизации повторяющихся задач, обычно с тяжелыми деталями, с которыми коллаборативные роботы не могут работать. Например, перемещение деталей из одной позиции в другую.

• AGV, AMR и AIV: Автономные управляемые транспортные средства (AGV), Автономные мобильные роботы (AMR) или Интеллектуальные автономные транспортные средства (AIV), обычно используются для транспортировки материалов внутри производственных заводов. Кроме того, как вы увидите в одном из Проектов, которые мы выполнили ниже, другие применения возможны, такие как тестирование функций в разных рабочих станциях. Существуют также разные типы AGV: проводоводимые, с картографированием и т.д. Здесь этот пост, посвященный ему.

• Дополненная реальность: дополненная реальность используется в обслуживании, руководстве задач и улучшении эргономики на рабочем месте, среди прочего. В ATRIA мы работаем с промышленными проекторами, умными очками и переносными устройствами, такими как планшеты. Вы можете узнать больше об этой технологии в этом посте о дополненной реальности и этом конкретном посте о дополненной реальности, примененной к промышленному обслуживанию.

Вот некоторые комбинации этих технологий, которые могут решать более сложные проблемы:

 

• Робототехника + Зрение + ИИ: многие из вас слышали о роботизированных системах для сборки, размещения или транспорта деталей. Также систем зрения для локализации деталей или выполнения задач пикинга в хаосе. Однако эти технологии имеют гораздо больше возможностей.
  Из ATRIA мы ставим на Искусственный Интеллект для самых сложных случаев, которые не могут быть решены традиционными системами компьютерного зрения. Использование искусственного интеллекта позволяет не только локализовать в пространстве или оценивать, хороша ли деталь или плоха, но и адаптироваться к новым ситуациям, препятствиям или ошибкам.
  Представьте, что продукт проходит через конвейерную ленту и робот должен подобрать и положить в коробку. С традиционной системой зрения определялись бы один или несколько «хороших» паттернов, с которыми продукт был бы валиден для упаковки, и в противном случае он бы отбрасывался.
  С включением искусственного интеллекта мы можем оценивать появление новых «плохих» случаев и отделять их в специфическую точку для оценки и внедрять более сложные и универсальные приложения перед изменениями и вариабельностью. Вы можете увидеть пример здесь.

• Робототехника + Зрение + AGV/AMR: еще одна интересная комбинация — объединение коллаборативных роботов с мобильными платформами (AGV, AMR или AIV). Это объединение позволяет гибкость процессов, так как робот может двигаться независимо между разными рабочими станциями, без необходимости инвестировать в робота для каждой из них. Таким образом, время ожидания также оптимизируется при выполнении других задач. Кроме того, возможно включить систему компьютерного зрения для поглощения возможных допусков или отклонений размещения автономной платформы, а также правильно референцировать деталь, с которой мы будем работать. Мы также оставляем вам ссылку на один из Проектов, в которых мы комбинировали MIR с UR и системой зрения с искусственным интеллектом.

Преимущества Промышленной Автоматизации

Промышленная автоматизация может приносить большие преимущества производственным процессам компаний. Вот некоторые из самых интересных:

 

• Улучшение производительности: промышленная автоматизация позволяет большую непрерывность в производственных процессах. Также позволяет максимизировать ежедневные и годовые полезные часы, имея возможность производить каждый день года 24 часа в сутки. Это позволяет большую производительность и конкурентоспособность.
• Улучшение качества: контроль и визуализация параметров в реальном времени, визуализация деталей благодаря камерам компьютерного зрения и другие интеллектуальные процессы контроля позволяют более высокое качество на всей производственной линии.
• Гибкость: процессы промышленной автоматизации позволяют нам улучшить гибкость, так как мы увеличиваем способность производственных линий, делая возможной обработку новых продуктов или изменений.
• Операционные затраты более конкурентоспособные: промышленная автоматизация снижает операционные затраты за все вышеупомянутые преимущества: сокращение отходов, улучшение качества и улучшение производительности.
• Сбор информации: другой интересный аспект автоматизации — возможность собирать большое количество информации от элементов, составляющих станции и машины. Это позволяет улучшить превентивное обслуживание, когда мы видим, что определенные параметры влияют на процесс. Также позволяет снизить отбраковку и улучшить эффективность линии.
• Безопасность: благодаря автоматизации мы достигаем более безопасных производственных процессов для людей, освобождая их от задач, которые могут быть опасными или компрометирующими и которые могут вызывать физический износ и/или травмы.

Применения Промышленной Автоматизации

Внутри Промышленной Автоматизации есть много возможных применений. Сегодня мы хотели бы рассказать вам о некоторых из них. Некоторые из них более общие и могут применяться к разным секторам и производственным заводам, другие более специфичны в определенных отраслях:

• Подбор деталей: перемещение деталей из одной позиции в другую — одна из задач с наибольшей вероятностью автоматизации. Каждое применение отличается и потребует разных настроек или элементов. Подбор хаотичных деталей с сложными геометриями сейчас возможен. Для этого необходимо использовать технологию 3D зрения и сделать правильный дизайн роботизированного когтя. Мы показываем вам Проект , который мы сделали, в котором используем Yumi ABB.
• Контроль качества: контроль качества деталей выполняется во многих случаях вручную, это очень утомительная задача. Может быть автоматизирован с использованием разных технологий компьютерного зрения, обнаруживая дефекты в пластиковых, металлических деталях, с разными конфигурациями и т.д. Автоматизация этого типа задач позволяет инспектировать 100% производства, более эффективно и быстрее. Вы можете увидеть пример, сделанный нами здесь.
• Фармацевтическая индустрия: процессы наполнения лекарств и таблеток, процесс их размещения в коробках, их упаковка и т.д. они автоматизированы в большинстве случаев, с автономными рабочими ячейками.
• Сельскохозяйственная индустрия: автоматизация уже присутствует в аграрном секторе и ожидается, что она будет еще больше в недалёком будущем. Уже есть модели автономных тракторов и комбайнов и дронов, отвечающих за опрыскивание и инспекцию плантаций. Это позволяет параллелизировать задачи и становиться более конкурентоспособными в всё более требовательном секторе. Вы можете увидеть пример одного из наших любимых Проектов.

• IT-применения: автоматизация задач, связанных с IT-миром, очень важна, так как позволяет нам собирать большие объемы данных и обрабатывать их соответствующим образом без необходимости больших команд людей. Также связано со всей информацией, связанной с поставками, такой как автоматическая проверка запаса доступных деталей и заказ при достижении определенного количества.
• Горнодобывающая индустрия: этот сектор претерпевает большую трансформацию благодаря преимуществам, которые автоматизация предоставляет в его операциях. Использование автономных транспортных средств, прежде всего, сильно снижает риск, которому подвергаются рабочие, как для добычи, так и для демонтажа. Таким образом, люди могут заниматься задачами гораздо безопаснее.

Как Промышленная Автоматизация может быть включена в компании?

То, что мы объяснили, может быть очень интересно, но могут возникнуть сомнения о том, как это выполнить в компаниях.
С начала нам придется учитывать много факторов, которые должны быть оценены:

• Конечная цель применения
• Её степень сложности
• Экономический возврат, который может дать нам
• Стоимость времени
• Необходимые ресурсы для запуска применения
• И многое более специфичное для каждого применения

Кроме того, есть некоторые компании, называемые «Энейблерами Индустрии 4.0», такие как ATRIA, которые отвечают за выполнение всех этих задач надежным и гибким способом.

 

Шаги для внедрения системы Промышленной Автоматизации

Прежде всего, необходимо определить цель применения, время, которое у нас есть, и инвестиции, доступные для выполнения автоматизации.
В этом пункте мы должны учитывать, каким будет способ выполнения автоматизации. Во многих случаях может быть интересно начать с небольшого проекта, который позволяет валидировать технологию и начать знакомиться с ней. Это будет означать снижение риска инвестиций в большой степени и обеспечение её жизнеспособности. В других случаях необходимо пойти напрямую к промышленной реализации в финальной локации.
Затем мы говорим вам, какие общие шаги для выполнения Проектов Промышленной Автоматизации:

• Планирование. Требуется глубокое знание производственного процесса для проектирования автоматизированной системы, которая будет внедрена для выполнения предложенного улучшения. Также включает выбор поставщика или поставщиков, времен внедрения и доступных ресурсов.
• Управление монтажом. Контролируемые остановки, обслуживание или выходные будут учтены для минимизации воздействия во время фазы установки и тестирования.
• Интеграция элементов. Новая автоматизированная система должна работать с существующими системами, коммуницировать и быть подключенной. Мы должны адаптировать системы коммуникации, чтобы позволить ей работать правильно.
• Исполнение и программирование. Новая автоматизированная система устанавливается в свою новую локацию. Во многих случаях программирование могло быть предварительно установлено, экономя время на этом этапе. Взаимосоединение элементов, установка мобильных элементов и другие необходимые вспомогательные операции будут выполнены.
• Верификация. Системе на месте, мы выполним верификацию и перерегулировку для проверки, что процесс работает правильно и оптимально.
• Планирование обслуживания. Обслуживание — ключевой элемент для правильной работы. Правильно документированный план обслуживания будет подготовлен.
• Обучение. Это очень важный пункт в управлении автоматизированными процессами. Хорошая работа станций тесно связана с хорошим использованием их.
• Устранение неисправностей. Автоматизированные системы будут иметь беспроводные сенсоры и детекторы, когда возможно, для облегчения обслуживания и обнаружения неисправностей.

Из ATRIA мы выполнили разные проекты автоматизации, адаптированные к потребностям клиента и процесса, вы можете увидеть их здесь.

Хотите применить Промышленную Автоматизацию в любом из ваших Проектов? Свяжитесь с нами!

Связанные Проекты:

• Автоматизация сборки вала с лопастями
• Подбор с зрением и двухруким коллаборативным роботом
  
• Pick & Place с ленты с UR и зрением после впрыска