Automatyka przemysłowa

Automatyka przemysłowa jest to dział automatyki zajmujący się usprawnianiem procesów przemysłowych poprzez wysoko wyspecjalizowane maszyny.

Automatyzacja przemysłowa polega na stosowaniu systemów sterowania takich jak komputery lub roboty, oraz technologii informatycznych do obsługi różnych procesów i maszyn w przemyśle w celu zastąpienia człowieka. Jest to drugi krok za mechanizacją w zakresie industrializacji.

Im wyższy poziom automatyzacji zostanie zastosowany w procesie, tym bardziej maszyny oraz systemy stają się niezależne. Automatyzacja przemysłowa daje nam nie tylko korzyść w postaci odciążenia ludzi od niebezpiecznych, uciążliwych i rutynowych czynności ale również wyższą wydajność maszyn, poprawę jakości i wydajności systemu. Motywacją do stosowania automatyzacji w procesach przemysłowych jest również redukcja kosztów personelu. Działalność człowieka ogranicza się głównie do eliminacji wadliwego działania, uzupełniania materiałów, usuwania gotowych części oraz konserwacji i podobnych prac.

Dawniej celem automatyzacji było zwiększenie produktywności (ponieważ systemy automatyczne mogą pracować 24 godziny na dobę) oraz zmniejszenie kosztów związanych z ludzkimi operatorami (pensja, świadczenia socjalne). Dziś automatyzacja przesunęła się w stronę zwiększenia jakości oraz elastyczności procesu produkcyjnego. Przykładowo w przemyśle motoryzacyjnym montaż tłoków w silniku był wykonywany ręcznie ze wskaźnikiem błędów wynoszącym 1-1,5%. Obecnie zadanie to wykonuje się za pomocą zautomatyzowanych maszyn ze wskaźnikiem błędów 0,00001%.

TL;DR

Automatyka przemysłowa to wykorzystanie systemów sterowania i technologii informatycznych do zastąpienia człowieka w procesach przemysłowych. Automatyzacja przemysłowa przynosi wiele korzyści, takich jak odciążenie pracowników, poprawa wydajności i jakości, redukcja kosztów personelu. Jednak wprowadzenie automatyzacji wiąże się z wysokimi kosztami początkowymi. Inne zalety to wysoka produktywność, jakość, elastyczność, dokładność informacji i bezpieczeństwo. Automatyka przemysłowa ma również znaczenie w czwartej rewolucji przemysłowej, która polega na tworzeniu inteligentnych i autonomicznych systemów.

Automatyka przemysłowa a biznes

Automatyka przemysłowa redukuje koszty personelu takie jak koszty opieki zdrowotnej, płatny urlop oraz wakacje. Ponadto automatyzacja przemysłowa nie wymaga innych świadczeń pracowniczych, takich jak premie, ubezpieczenie emerytalne itp. Przede wszystkim, chociaż wiąże się z wysokimi kosztami początkowymi, oszczędza miesięczne wynagrodzenie pracowników, co prowadzi do znacznych oszczędności kosztów dla firmy. Nadmienić należy, że wprowadzenie automatyzacji przemysłowej w danym przedsiębiorstwie wiąże się z koniecznością zatrudnienia wysoko wyspecjalizowanej kadry technicznej obsługującej proces automatyzacji. Koszty utrzymania związane z maszynami stosowanymi do automatyzacji przemysłowej są niższe, ponieważ nie psują się często. W razie awarii maszyn, jedynym kosztem personalnym zostają konserwatorzy i inżynierowie zobowiązani do naprawy. Automatyzacja najbardziej opłacalna jest w przedsiębiorstwach, które wykonują stałe powtarzalne prace i nie wymagają częstych zmian w procesie technologicznym.

Niestety główną wadą wprowadzenia automatyki przemysłowej są jej wysokie koszty początkowe. Początkowa inwestycja związana z przejściem z ludzkiej linii produkcyjnej na automatyczną linię produkcyjną jest bardzo wysoka. Szkolenie pracowników w zakresie obsługi nowego sprzętu wiąże się również z dużymi kosztami i nakładem pracy.

Z punktu widzenia biznesowego przedsiębiorstwo musi zapewnić logistykę produkcji i zamówień w taki sposób aby uniknąć kosztownych przestojów linii produkcyjnej. W większości przypadków zastosowanie automatyki przemysłowej znacząco zwiększa koszty związanych z mediami (elektryczność, gaz, paliwa), jednak zakładając wysoką wydajność linii produkcyjnej koszty te są minimalizowane.

Inne zalety automatyzacji przemysłowej

Do innych zalet automatyki przemysłowej zaliczyć można:

• Wysoka produktywność: pomimo tego, że wiele firm zatrudnia setki pracowników produkcyjnych na maksymalnie trzy zmiany, aby uruchomić fabrykę przez maksymalną liczbę godzin, nadal należy ją zamknąć na czas konserwacji i wakacji. Automatyka przemysłowa spełnia cel firmy, umożliwiając firmie prowadzenie zakładu produkcyjnego przez 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu i 365 dni w roku. Prowadzi to do znacznej poprawy wydajności firmy.
• Wysoka jakość: automatyzacja zmniejsza ryzyko błędu związanego z pracą człowieka. Ponadto, w przeciwieństwie do ludzi, roboty nie męczą się, co powoduje, że produkty o jednakowej jakości wytwarzane są w różnych momentach.
• Wysoka elastyczność: dodanie nowego zadania na linii montażowej wymaga przeszkolenia operatora, jednak roboty można zaprogramować do wykonania dowolnego zadania. Dzięki temu proces produkcji jest bardziej elastyczny.
• Wysoka dokładność informacji: dodanie automatycznego gromadzenia danych pozwala zbierać kluczowe informacje o produkcji, poprawiać dokładność danych i zmniejszać koszty ich gromadzenia. Zapewnia to informacje umożliwiające podejmowanie właściwych decyzji na przykład w przypadku ograniczenie odpadów i usprawnienie procesów.
• Wysoki poziom bezpieczeństwa: automatyzacja przemysłowa może zwiększyć bezpieczeństwo linii produkcyjnej dla pracowników poprzez wdrożenie robotów do obsługi maszyn w niebezpiecznych warunkach.

Aspekt kosztowo-wydajnościowy (człowiek-maszyna)

Wprowadzanie automatyki przemysłowej jest szansą dla przedsiębiorstw na zmniejszenie kosztów prowadzenia działalności oraz poszukiwania taniej siły roboczej. Przedsiębiorstwa, które poddały się procesowi automatyzacji przemysłowej są mniej narażone na uwarunkowania demograficzne danego rejonu. Kapitał zakładu pozostaje w danym państwie, a co za tym idzie również wpływy z podatków.

W 2009 roku liczba robotów na świecie (maszyn z manipulatorami poruszającymi się w trzech osiach) przekroczyła milion. Do największych odbiorców automatyki przemysłowej należą branże związane z motoryzacją, elektroniką, obronnością i rolnictwem. Rozwój automatyzacji przemysłowej w niniejszych branżach uwarunkowany jest koniecznością wykonywania prac powtarzalnych i/lub wymagających dużej precyzji. Ze względu na duże wolumeny produkcyjne oraz wymagające parametry jakościowe produktu, minimalizowanie strat spowodowanych błędami ludzkimi stało się koniecznością. Wprowadzenie automatyki przemysłowej pozwoliło na wejście na nowy poziom jakości i powtarzalności produkcji, a co za tym idzie na oszczędności, wzrost bezpieczeństwa i utrzymania standardów.

Automatyka przemysłowa w czwartej rewolucji przemysłowej

Czwarta rewolucja przemysłowa (ang. Industry 4.0) zapoczątkowana w latach dziesiątych XXI wieku stawia za cel stworzenie inteligentnych i autonomicznych systemów automatyki przemysłowej bazując na wynalazku jakim jest internet. W założeniu zakład produkcyjny wykorzystywałby systemy takie jak internet ludzi, internet rzeczy czy przetwarzanie chmurowe, aby zapewnić pełną komunikację pomiędzy maszynami linii produkcyjnej, a co za tym idzie sterowanie procesami fizycznymi w oparciu o wymienione dane. Czwarty etap rewolucji przemysłowej zakłada możliwość podejmowania decyzji przez maszyny bez udziału człowieka.

Automatyka przemysłowa — artykuły polecane

Lean manufacturing — Automatyzacja — Total Productive Maintenance — Wąskie gardło — Heijunka — Nadprodukcja — Utrzymanie ruchu — Komputerowo zintegrowane wytwarzanie — Metody wykrywania usterek — Słomiany zapał

Bibliografia

• Groover M. (2015), Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, John Wiley & Sons Inc, Chichester
• Kościelny J. (2010), Praktyczne problemy diagnostyki procesów przemysłowych, Politechnika Warszawska, Warszawa
• Michalski K. (2017), Autonomizacja techniki i niepożądane skutki eliminowania człowieka jako źródła błędów, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów
• Schwab K. (2017), The Fourth Industrial Revolution, Crown Business, New York
• Weller W. (2008), Automatisierungstechnik im Überblick. Was ist, was kann Automatisierungstechnik?, Beuth Verlag GmbH, Berlin

Autor: Anna Mrajca