Автоматизированная система на производстве
Автоматизированная производственная система от А до Я
Эта статья поможет объяснить взаимосвязь между технологией автоматизации и производственной промышленностью. Мы рассмотрим как контролируемые, так и неконтролируемые среды, в которых оборудование для автоматизации используется для повышения безопасности и производительности.
Марш к автоматизации еще далек от завершения. Мы вступили в фазу, когда автоматизация защищает квалифицированных работников от аутсорсинга, повышая ценность их времени и усилий. В отрасли стоимостью 5,2 триллиона долларов США повышение стоимости человеческого капитала еще никогда не было столь важным.
Сверхмощный кобот UR16e с грузоподъемностью 16 кг (35,3 фунта), работающий в непосредственной близости от человека
ЧТО ТАКОЕ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА
Люди устают, теряют концентрацию и совершают откровенные ошибки. Повторяющиеся задачи, требующие точности, становятся тем сложнее для людей, чем дольше им приходится их выполнять. Автоматизация производства включает в себя автоматизированные устройства для повышения безопасности и эффективности.
Благодаря технологическим достижениям, таким как интуитивные программирующие подвески, теперь легко создавать подробные инструкции для роботов. Усовершенствованные датчики позволяют роботам понимать окружающую среду и взаимодействовать с ней. Усовершенствованные конструкции снижают потребность в техническом обслуживании, позволяя автоматизированным производственным средам работать круглосуточно.
СТЕПЕНИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
В производстве можно встретить различные степени автоматизации. Например, коллаборативные роботы предназначены для совместной работы с людьми для точного выполнения опасных или повторяющихся задач. Другие производственные компании почти полностью полагаются на машины для автоматизации с минимальным участием человека.
Такая гибкость радикально меняет способы проектирования и эксплуатации цепей поставок.
Например, количество рабочих мест в обрабатывающей промышленности в Европе и США неуклонно снижалось в течение последних четырех десятилетий. Совместная автоматизация помогает замедлить (а возможно, и обратить вспять) этот спад, поскольку производители инвестируют в решения, повышающие производительность каждой единицы работы и улучшающие условия труда.
Существует три категории автоматизации в производстве:
Если производитель хочет выполнять другую работу, ему придется значительно модифицировать или заменить машину. Стационарная автоматизация наиболее полезна на высокопроизводительных предприятиях, где процессы и продукция меняются редко.
В перерывах между партиями системы останавливаются для перенастройки. Поэтому такой тип автоматизации лучше всего подходит для производителей, которым необходимо запускать большие партии одинаковых продуктов, что снижает необходимость отключения системы для перепрограммирования.
Эти инструкции можно складывать, то есть один робот может выполнить несколько сложных этапов, прежде чем изделие перейдет на следующий этап.
Благодаря своим небольшим размерам и мобильности, коботы делают эту гибкость еще одним шагом вперед. Компания Axis Machining, расположенная в Техасе, установила своего кобота UR10 на почвенный постамент (на фото ниже), чтобы его можно было легко перемещать между различными задачами на заводе.
ПРИМЕРЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
Для углубленного изучения примеров автоматизации в реальном мире вам следует изучить тематические исследования по автоматизации компании Universal Robots. В каждом из них освещается конкретный пример использования компанией технологии для повышения эффективности производства и безопасности.
В этом разделе мы приводим некоторые примеры важных отраслей, использующих автоматизацию для создания позитивных изменений.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ВНЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛИНИИ
Автоматизация в производстве выходит за рамки физического изготовления продукции. Автоматизация используется и в других ключевых областях, включая:
• Исследования и разработки
• Закупки
• Продажи
• Выполнение заказов
• Логистика / дистрибуция
• Обслуживание клиентов
• Операции
Каждая из этих ключевых областей влияет на итоговый результат.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ УЛУЧШАЮТ РАБОЧУЮ СРЕДУ
Компания Universal Robots продала более 46 000 роботов для совместной работы. Эти современные роботы предназначены для работы рядом с человеком, помогая снизить травматизм на рабочем месте. Роботы позволяют производителям получить максимальную отдачу от людей и роботов; первые обеспечивают навыки творческого решения проблем, гибкое мышление и знание реального мира, а роботы — повторяемость, точность и круглосуточную доступность.
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
В строительной отрасли наблюдается наибольшее количество смертельных травм на рабочем месте по сравнению с другими отраслями. В настоящее время становится все более возможным разгружать роботов для выполнения работ с повышенным риском. Роботы позволяют строительным компаниям перевести рабочих с прессов и бурового оборудования высокого давления на более сложные задачи.
Коботы также специфичны для строительной отрасли. Компания Autodesk представила роботов UR, чтобы расширить границы сотрудничества человека и робота. Недавно компания Autodesk установила роботов UR вместе с инженерами на конференции, и участникам конференции было предложено помочь построить павильон-улей из бамбука и других тонких, хрупких материалов. Присутствующие узнали, как использовать программное обеспечение Autodesk и оборудование UR для строительства павильона, продемонстрировав, что коботы могут быть использованы в строительстве для снижения вероятности травм.
ВАЖНЕЙШИЕ ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
Инновации продолжают развиваться, поскольку производители инвестируют в проверенные технологии для защиты своих работников и повышения производительноcти. По мере того как коботы доказывают свою способность выполнять сложные задачи в сложных условиях, кривая инноваций в более контролируемой среде становится еще более заметной. Одним из примеров являются инвестиции индустрии электронной коммерции в высокотехнологичные центры, где коботы помогают людям организовывать запасы и выбирать товары. Люди также работают вместе с роботами, чтобы обеспечить точность заказа и успешную доставку.
Коллаборативная автоматизация позволяет людям и роботам работать в непосредственной близости друг от друга без использования клеток.ующие узнали, как использовать программное обеспечение Autodesk и оборудование UR для строительства павильона, продемонстрировав, что коботы могут быть использованы в строительстве для снижения вероятности травм.
ВАЖНЕЙШИЕ ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
Например, датчики приближения позволяют роботу измерить, насколько близко находится объект, но для понимания размера и формы объекта, которым он должен манипулировать, требуется совместная работа нескольких датчиков.
Речь идет не только о создании имиджа. Интеллектуальные датчики зрения 3D-роботов, используемые коботами, основаны на совместной работе различных датчиков. В зависимости от области применения, коботам может потребоваться комбинация до семи различных типов датчиков:
- 1Датчики света
Датчики света могут использоваться коботами для обеспечения контекста информации, получаемой от других датчиков. Это может быть чрезвычайно полезно для создания комплексного 3D-изображения объектов, которыми они манипулируют.
- 2Звуковые датчики
Звуковые датчики могут давать звуковые инструкции или сканировать окружающую среду (подобно SONAR), используя различия в звуковых частотах для построения карты окружающей среды.
- 3Датчики приближенияДатчики приближения полагаются на электромагнитное излучение, посылаемое и принимаемое параллельными датчикам
- 4ИК-датчикиИК-датчики могут обнаруживать отражение света и сообщать коботу о близком объекте. Также могут использоваться звуковые волны, похожие на ультразвук. А фоторезисторы измеряют изменения в присутствии света, предупреждая кобота об изменении интенсивности света при приближении объекта.
- 5Тактильные датчикиТактильные датчики полагаются на контакт с поверхностью для замыкания цепи. Кнопки лифта - хорошо известный пример: когда вы нажимаете на кнопку лифта, она временно замыкает цепь, что компьютер преобразует в команду. В автоматизации производства тактильные датчики играют ключевую роль в оповещении коботов о том, что они находятся в контакте с объектом. В то же время датчики силы могут быть использованы для информирования кобота о том, насколько силен его захват.
- 6Датчики температурыДатчики температуры преобразуют изменения напряжения в показания температуры. Измерение температуры объекта имеет решающее значение для обеспечения желаемого результата в некоторых процессах. Например, если материалы слишком нагреваются, они могут погнуться или расплавиться. Если они слишком холодные, расширение может снизить точность измерения.
Навигационные датчики используются для того, чтобы помочь коботам понять свое географическое положение. В центрах выполнения заказов, упомянутых ранее в этой статье, роботы используют навигационные датчики, которые помогают им перемещаться по складу, не теряясь и не заходя в запретные зоны. Коботы могут получать информацию о геолокации через спутники (GPS) или магнитные поля (компас).
Коботы обычно работают в определенной рабочей зоне или ячейке, поэтому GPS недостаточно точен, чтобы быть полезным. Однако цифровой магнитный компас может быть использован, например, для подтверждения ориентации производственного манипулятора.
Датчики ускорения помогают роботам понять, насколько быстро они увеличивают или уменьшают свою скорость при движении. Акселерометры могут измерять как скорость, так и ориентацию. Динамическая сила является критическим параметром для коботов при манипулировании объектами. Без этих передовых датчиков автоматизированные машины не смогли бы разумно взаимодействовать с окружающей средой.