Automatyzacja produkcji - przewodnik 2024

Wpisując w wyszukiwarkę google „automatyzacja produkcji” znajdziesz różne artykuły i usługi, mówiące o korzyściach i wyzwaniach związanych z tym tematem.

Tutaj trafiłeś na obszerny artykuł, w którym poruszamy nie tylko te kwestie, ale również przyjrzymy się bliżej:

• czym jest nowoczesna automatyzacja produkcji
• jakie są poziomy automatyzacji
• kluczowym technologiom napędzającym tę rewolucję przemysłową, ich wpływem na strukturę zatrudnienia i procesy produkcyjne
• przedstawimy praktyczne wskazówki dotyczące przygotowania przedsiębiorstwa do wdrożenia automatyzacji
• odpowiemy na pytania, jakie często zadają zakłady produkcyjne zainteresowane inwestycją

Dla kierowników produkcji, dyrektorów czy specjalistów utrzymania ruchu, zrozumienie jak automatyzacja może wpłynąć na ich przedsiębiorstwo oraz codzienną pracę jest kluczowe dla podejmowania strategicznych decyzji.

Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym dyrektorem produkcji rozważającym modernizację linii produkcyjnych, czy operatorem maszyn chcącym zrozumieć, jak automatyzacja wpłynie na Twoją codzienną pracę, ten artykuł dostarczy Ci cennych informacji i perspektyw na temat przyszłości produkcji przemysłowej.

Zapraszamy do lektury, która pomoże Ci lepiej zrozumieć i wykorzystać potencjał automatyzacji w Twojej firmie.

Czym jest automatyzacja produkcji?

Automatyzacja produkcji to proces wykorzystywania zaawansowanych technologii do kontroli i optymalizacji procesów produkcyjnych, minimalizując przy tym udział człowieka w rutynowych i powtarzalnych czynnościach. W swojej istocie, automatyzacja produkcji polega na zastąpieniu pracy ludzkiej maszynami, robotami i systemami informatycznymi, które mogą wykonywać zadania szybciej, dokładniej i bardziej niezawodnie.

Historia automatyzacji

Koncepcja automatyzacji nie jest nowa. Jej korzenie sięgają rewolucji przemysłowej XVIII i XIX wieku, kiedy to maszyny parowe zaczęły zastępować pracę ręczną.  Jednak prawdziwy przełom nastąpił w XX wieku wraz z wprowadzeniem linii montażowych i programowalnych sterowników logicznych (PLC). W 1913 roku Henry Ford wprowadził linię montażową do produkcji samochodów, co zrewolucjonizowało proces produkcyjny.

Następnie w połowie XX wieku wynaleziono tranzystor w Bell Labs (1947), opracowano pierwsze numerycznie sterowane maszyny (1952), wprowadzono pierwszego robota przemysłowego Unimate 1900 w General Motors (1959) oraz wprowadzono w fabryce GM pierwszy Programowalny Sterownik Logiczny (PLC) przez firmę Modicon (1969).

W latach 70. XX wieku, wraz z rozwojem komputerów i mikroprocesorów, automatyzacja wkroczyła w nową erę. Pojawiły się pierwsze systemy CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing), które zrewolucjonizowały proces projektowania i produkcji.

Współczesna automatyzacja produkcji

Dzisiejsza automatyzacja produkcji coraz ściślej integruje z koncepcjami Przemysłu 4.0, takimi jak Internet Rzeczy (IoT), Big Data, sztuczna inteligencja (AI) i chmura obliczeniowa. Ta synergia prowadzi do powstania inteligentnych fabryk, gdzie wszystkie elementy procesu produkcyjnego są ze sobą połączone i komunikują się w czasie rzeczywistym. Jednak zajedźmy nieco na ziemię. Dla wielu polskich zakładów inwestycje w tak zaawansowane technologie jak AI, czy Digital Twin są melodią przyszłości.

Współcześnie obserwujemy wzrost zainteresowania technologią robotyki przemysłowej, przede wszystkim dzięki zwiększeniu jej przystępności cenowej. Ponadto są to rozwiązania elastyczne, a więc mogą być łatwo przeprogramowane do nowych zadań. Zwiększa to ich użyteczność w zmieniającym się środowisku. Przykładami takich maszyn są roboty współpracujące (coboty) oraz wózki autonomiczne wyposażone w systemy wizyjne (AMR) lub bez systemów wizyjnych (AGV). W ostatnim czasie widać wzrost zainteresowania powyższymi technologiami.

Podobnie, jeśli chodzi o wykorzystanie danych pochodzących z czujników w technologii IoT dla przemysłu. Technologia ta pozwala, między innymi na precyzyjne przewidywanie awarii i optymalizację procesów konserwacji. To podejście znacząco redukuje nieplanowane przestoje i koszty utrzymania.

Dzisiejsza automatyzacja produkcji to kompleksowy ekosystem obejmujący wszystkie obszary przedsiębiorstwa. Więcej o nowych technologiach oraz przyszłości automatyzacji produkcji przeczytasz w dalszej części artykułu.

Poziomy automatyzacji

Automatyzacja produkcji nie jest binarnym wyborem między „zautomatyzowane” a „niezautomatyzowane”. Możemy wyróżnić szereg poziomów automatyzacji:

Podstawowa automatyzacja obejmuje proste maszyny wykonujące pojedyncze, powtarzalne zadania. Przykładem mogą być maszyny do cięcia blachy, które automatycznie wykonują samo cięcie, natomiast operator musi ustawić blachę w odpowiednim miejscu.

Programowalna automatyzacja wykorzystuje PLC i roboty do wykonywania serii zadań, które można przeprogramować. W tym przypadku oprócz automatycznego cięcia blachy pod konkretny wymiar, stół maszyny może zostać zaprogramowany, aby podawać półprodukt. Eliminuje się możliwość błędu przy ustawianiu blachy pod cięcie oraz zwiększa bezpieczeństwo, ponieważ człowiek nie będzie miał bezpośredniego kontaktu z ostrzem maszyny.

Systemy zdolne do szybkiej adaptacji do zmian w produkcji bez znaczących przestojów możemy nazwać mianem elastycznej automatyzacji. W naszym przykładzie maszyna do cięcia będzie łatwa do przeprogramowania na inne wymiary, grubości czy materiały blachy.

Wysoko zintegrowaną automatyzacją nazwiemy całe linie produkcyjne, które zostaną zautomatyzowane i zintegrowane z systemami zarządzania przedsiębiorstwem. W tym przypadku nie chodzi tylko o samo cięcie blachy, ale także procesy temu towarzyszące, jak podawanie i odbieranie blachy, późniejsza paletyzacja, utrzymanie ruchu maszyn, a nawet procesy operacyjne. Przekładanie blachy do i z maszyny może być wykonywane przez robota przemysłowego, który zostanie zintegrowany z maszyną do cięcia, na przykład dzięki różnego rodzaju czujnikom. Systemy te mogą następnie automatycznie przekazywać informacje o wytworzonym produkcie do systemu zarządzania przedsiębiorstwem. Wyeliminowanych jest tutaj wiele ręcznych, monotonnych czynności.

Inteligentna automatyzacja wykorzystuje AI i uczenie maszynowe do ciągłej optymalizacji procesów i samodzielnego podejmowania decyzji. Póki co wielu przedsiębiorstwom trudno myśleć o inwestycji w tak zaawansowane technologie, podczas, gdy często są na etapie zakupu bardziej zaawansowanych pojedynczych maszyn lub integracji między systemami. Jednak, gdy w przedsiębiorstwie rośnie ilość przetwarzanych i przechowywanych danych z roku na rok (i to bardzo cennych danych dla firmy), to warto chociaż poznać, w jaki sposób można takie dane wykorzystać.

Zrozumienie poziomów automatyzacji w produkcji jest kluczowe dla kierowników i dyrektorów produkcji, ponieważ pozwala na strategiczne planowanie inwestycji w automatyzację i stopniowe zwiększanie poziomu zaawansowania technologicznego zakładu.

Korzyści z automatyzacji procesu produkcyjnego

Automatyzacja produkcji niesie ze sobą szereg korzyści, które mogą znacząco wpłynąć na konkurencyjność i rentowność przedsiębiorstwa. Dla kadry zarządzającej, zrozumienie tych korzyści jest kluczowe przy podejmowaniu decyzji o inwestycjach w konkretne rozwiązania.

W raporcie Polskiego Instytutu Ekonomicznego z grudnia 2023 roku, firmy produkcyjne wymieniają korzyści, jakie ich zakłady odnotowały po wprowadzeniu robotyzacji.

Zwiększona produktywność

Zautomatyzowane systemy mogą pracować szybciej i dłużej niż ludzie, bez przerw i zmęczenia. Z czasem trzeba będzie poddać podzespoły pracom konserwacyjnym oraz wymianom, jednak można to zaplanować na mniej obfity w zamówienia okres w roku. Automatyzacja może skrócić czas od zamówienia produktu do jego dostawy, dzięki czemu zyskamy wartość dodaną dla naszych klientów w stosunku do konkurencji.

Poprawa jakości

Maszyny wykonują powtarzalne zadania z wysoką precyzją, co ogranicza błędy jakościowe oraz zmniejsza ilość odpadów. To szczególnie istotne w branżach, gdzie jakość jest priorytetem. Takim przykładem jest motoryzacja, gdzie koncerty często wymagają i skrupulatnie sprawdzają fizycznie oraz wirtualnie czy dany produkt spełnia normy jakościowe.

Dzięki automatyzacji zyskujemy kontrolę nad każdym produktem, który jest wytwarzany w blisko 100% procentach w taki sam sposób. Przy połączeniu automatyzacji z systemami wizyjnymi i czujnikami zyskujemy niemożliwą dla ludzkiego oka prędkość wykrywania wad na produktach.

Obniżenie kosztów produkcji

Mimo, że początkowa inwestycja może być znacząca to długoterminowo automatyzacja obniża koszty robocizny i może stosunkowo szybko się zwrócić. Za przykład niech posłuży nasza linia do repaletyzacji owoców i warzyw, która zwraca się w mniej niż rok. Przede wszystkim dzięki obniżeniu kosztów produkcji. Dlatego im dłużej czekamy z inwestycją, tym tak naprawdę tracimy możliwe oszczędności, liczone w dziesiątkach, a może nawet setkach tysięcy złotych miesięcznie.

Zwiększenie bezpieczeństwa pracy

Wprowadzenie maszyn automatycznych zapewnia podniesienie poziomu bezpieczeństwa w miejscu pracy. Roboty mogą wykonywać zadania w niebezpiecznych, szkodliwych dla zdrowia środowiskach, np. przy kontakcie z substancjami chemicznymi. Ponadto maszyny mogą przenosić ciężkie przedmioty, przez które człowiek na dłuższą metę ryzykuje własne zdrowie. W powyższym przykładzie z paletyzacją i depaletyzacją owoców oraz warzyw, pracownicy znajdując się na drabinie zdejmowali nawet 20-kilogramowe kartony z palety. Roboty zastępując tę czynność, poprawiły bezpieczeństwo w zakładzie. O tym, jak zapewnić bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych możesz przeczytać w artykule:

Jak zapewnić bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych?

Elastyczność produkcji

Zautomatyzowane linie można szybko przeprogramować do produkcji różnych wariantów produktu. Stanie się to jeszcze bardziej przystępne w dobie rozwijających się technologii uczenia maszynowego, sztucznej inteligencji i systemów wizyjnych.

Lepsza kontrola i zarządzanie danymi

Systemy automatyzacji dostarczają szczegółowych danych o każdym etapie procesu produkcyjnego, jeśli są wyposażone w odpowiednie czujniki i systemy wizyjne. Analiza danych umożliwia także przewidywanie awarii i planowanie konserwacji, tym samym zapobiegając nieplanowanym przestojom. Wydaje się, że właśnie zarządzanie danymi będzie tzw. game changerem (czynnikiem zmieniającym zasady gry) w konkurencyjności zakładów produkcyjnych. Ciągła analiza danych pozwala na identyfikację wąskich gardeł, obszarów do poprawy, a technologia Digital Twin może znacząco wpłynąć na poprawę procesów produkcyjnych - o czym więcej w dalszej części artykułu.

Konkurencyjność na rynku

Automatyzacja wprowadza możliwość szybszego dostosowania produkcji do nowych trendów i wymagań klientów. Może również poprawić postrzeganie firmy jako innowacyjnej i zorientowanej na przyszłość. To z kolei przydaje się nie tylko w kontaktach z klientami, ale także w poszukiwaniu nowych pracowników.

Dla kierowników produkcji i dyrektorów, zrozumienie tych korzyści jest bardzo ważne przy budowaniu biznesowego uzasadnienia dla inwestycji w automatyzację.

Wyzwania związane z wdrażaniem automatyzacji

Mimo licznych korzyści, wdrażanie automatyzacji produkcji wiąże się z szeregiem wyzwań, które muszą być starannie rozważone i zaadresowane przez kadrę zarządzającą i specjalistów technicznych.

Wysokie koszty początkowe

Zaawansowane maszyny, roboty i systemy automatyzacji wymagają dużych nakładów finansowych. Uwzględniając nie tylko oprogramowanie, ale przede wszystkim fizyczne maszyny, koszt takich projektów wynosi od kilkuset tysięcy do kilkunastu milionów złotych. W związku z tym konieczne jest solidne uzasadnienie biznesowe. Określenie i osiągnięcie zwrotu z inwestycji może być wyzwaniem, szczególnie w krótkim czasie. W artykule o wyborze integratora robotów przemysłowych przedstawiamy kolejne kroki wdrożenia automatyzacji, co pomaga lepiej zrozumieć cały proces.

Złożoność technologiczna

Łączenie nowych technologii z istniejącymi systemami może być skomplikowane. Szczególnie, gdy mamy do czynienia z integracją starszych modeli maszyn. Zaprojektowanie systemów, które będą spełniały wymagania wydajnościowe to jedna strona medalu, ale drugą jest taki projekt, który uwzględnia modułową rozbudowę w miarę rozwoju firmy. Zmniejsza to bowiem koszty dalszych inwestycji.

Bardzo ważne jest poznanie technologii, które możemy wdrożyć w swoim zakładzie. Poszukajmy na własną rękę, pytajmy integratorów, a przede wszystkim inne zakłady. Automatyzacja to szereg technologii i maszyn, z których jedne będą nadawały się do naszych konkretnych procesów, a inne nie.

Kolejną kluczową sprawą jest poznanie własnych procesów produkcyjnych i usunięcie wąskich gardeł tam, gdzie to możliwe. Należy o to zadbać przed wdrożeniem automatyzacji. Co więcej, odpowiedni integrator takich systemów zwróci uwagę na tę konieczność przed projektem.

Zmiany organizacyjne

Automatyzacja często wymaga gruntownej zmiany istniejących procesów biznesowych, stąd ważne we wdrożeniu automatyzacji jest integralne podejście do procesów. Implementacja wiąże się także z przezwyciężaniem oporu pracowników wobec nowych technologii i zmian w organizacji. Jak istotna jest komunikacja wewnętrzna w tym przypadku piszemy w osobnym artykule.

Wymagania dotyczące umiejętności

Częstym wyzwaniem jest brak wykwalifikowanych pracowników do obsługi i utrzymania zautomatyzowanych systemów. Potrzebne są szkolenia lub nawet rekrutacja talentów z odpowiednimi umiejętnościami. Bowiem wdrożenie automatyzacji to dla pracowników przejście od manualnych umiejętności do bardziej technicznych i analitycznych.

Problemy techniczne i niezawodność

Wzrost wydajności linii produkcyjnej brzmi świetnie, aż do momentu pierwszych przestojów. Skoro więcej produktu wytwarzamy w krótszym czasie to przestoje będą kosztowniejsze. Ponadto, identyfikacja i rozwiązywanie problemów w złożonych systemach może być czasochłonne. Stąd istotne jest zadbanie o odpowiednio wyszkolony personel utrzymania ruchu, który sprawnie zareaguje w nagłych sytuacjach. Nie warto także oszczędzać na konserwacji, ale stosować się do zaleceń producentów.

Rozwiązaniem jest również opracowanie planów działania na wypadek awarii systemów, co zautomatyzuje działanie pracowników utrzymania ruchu.

Zarządzanie danymi

Jak poradzić sobie z ogromnymi ilościami danych generowanych przez zautomatyzowane systemy? Potrzeba w tym celu zaawansowanych narzędzi i umiejętności do analizy i interpretacji danych. Idąc dalej, zbierane powinny być tylko istotne dane dla efektywności procesów produkcyjnych oraz dla osób zarządzających. Zbędne informacje wprowadzają niepotrzebny chaos.

Przesyłanie i przechowywanie danych musi być bezpieczne, więc dodajmy tutaj temat cyberbezpieczeństwa. Mowa bowiem o bardzo wrażliwych dla przedsiębiorstwa informacjach.

Podsumowanie wyzwań

Wdrażanie automatyzacji produkcji, mimo swoich licznych korzyści, stawia przed przedsiębiorstwami szereg złożonych wyzwań. Dla kadry zarządzającej, w tym kierowników i dyrektorów produkcji, kluczowe jest strategiczne podejście do tych wyzwań. Wymaga to:

• Dokładnej analizy kosztów i korzyści przed podjęciem decyzji o inwestycji
• Opracowania długoterminowej strategii automatyzacji, uwzględniającej etapowe wdrażanie i ciągłe doskonalenie
• Inwestycji w rozwój kompetencji pracowników i budowanie kultury organizacyjnej wspierającej innowacje
• Ścisłej współpracy między działami produkcji, IT, HR i finansów w celu holistycznego podejścia do automatyzacji
• Ciągłego monitorowania trendów technologicznych i regulacji prawnych wpływających na automatyzację

Dla specjalistów utrzymania ruchu i operatorów maszyn, wyzwania te oznaczają konieczność ciągłego podnoszenia kwalifikacji, adaptacji do nowych technologii i rozwijania umiejętności rozwiązywania problemów w złożonych, zautomatyzowanych środowiskach.

Wyzwań jest wiele, jednak korzyści jakie przynosi automatyzacja przewyższają te wyzwania wielokrotnie. Skuteczne zarządzanie nimi umożliwi firmom czerpanie pełnymi garściami z automatyzacji.

Technologie w automatyzacji produkcji

Zautomatyzowane systemy produkcyjne są złożone i różnią się w zależności od branży, rodzaju produktu i skali produkcji. Proces wytwarzania danego surowca, czy produktu różni się, jednak występują pewne podobieństwa, które

Roboty przemysłowe i coboty

Zaczniemy od bardzo popularnej od dłuższego czasu technologii – robotów przemysłowych. Mogą być zaprogramowane na wykonywane powtarzalnych zadań, zwiększając przy tym precyzję w porównaniu do ręcznego działania.

Popularnymi rodzajami są roboty przegubowe, delta, scara, czy robot kartezjański. Roboty współpracujące (coboty) to rodzaj robotów, mogących współpracować w otoczeniu człowieka, bez wygrodzeń bezpieczeństwa. Jest to możliwe, dzięki czujnikom wykrywającym człowieka wchodzącego w obszar roboczy urządzenia.

W naszym projekcie automatycznego pakowania i paletyzacji dla firmy produkującej folię stretch, zastosowaliśmy 3 roboty wykonujące kolejne czynności. Robot do formowania kartonów, robot do pakowania w kartony zbiorcze oraz robot do paletyzacji z wymiennym chwytakiem. Sprawdź (link powyżej), jak zautomatyzowaliśmy procesy od momentu pobrania wytworzonych rolek z nawiniętym stretchem, aż do owiniętej, gotowej do magazynowania i wysyłki palety z rolkami.

Sterowniki PLC i systemy sterowania DCS

W sercu nowoczesnej automatyki przemysłowej znajdują się dwa kluczowe systemy sterowania: Programowalne Sterowniki Logiczne (PLC) oraz Rozproszone Systemy Sterowania (DCS). Choć często są postrzegane jako konkurencyjne rozwiązania, w rzeczywistości każde z nich ma swoje unikalne zastosowania i zalety w zależności od specyfiki procesu produkcyjnego.

W nowoczesnych zakładach produkcyjnych coraz częściej obserwujemy zbieżność technologii PLC i DCS. Systemy hybrydowe łączą szybkość i determinizm PLC z zaawansowanymi możliwościami zarządzania procesami DCS, oferując elastyczne rozwiązania dla różnorodnych zastosowań przemysłowych.

Przykładem takiej integracji może być wykorzystanie PLC do szybkiego sterowania maszynami i liniami produkcyjnymi, podczas gdy nadrzędny system DCS zarządza przepływem materiałów i optymalizacją całego procesu produkcyjnego.

Dla specjalistów automatyki, umiejętność efektywnego wykorzystania i integracji obu tych technologii staje się kluczowa w projektowaniu nowoczesnych, elastycznych i wydajnych systemów produkcyjnych.

Zdarza się, że do nawiązania komunikacji pomiędzy sterownikiem PLC, a systemem nadrzędnym (np. ERP) potrzeba zaawansowanej wiedzy i niedostępnych na rynku rozwiązań. Szczególnie, gdy potrzeby zakładu produkcji są szerokie. Taka sytuacja pojawiła się w integracji prasy do blachy z ERP dla Blachotrapez. Stworzyliśmy nową bibliotekę programistyczną, pozwalającą sterownikowi PLC na przesyłanie do ERP aktualnego stanu maszyny oraz realizacji danego zlecenia.

Systemy SCADA

System SCADA to zaawansowany system informatyczny służący do monitorowania i sterowania procesami technologicznymi. W kontekście automatyzacji produkcji, SCADA odgrywa kluczową rolę w zbieraniu danych z różnych źródeł, ich wizualizacji i umożliwieniu szybkiego reagowania na zmiany w procesie produkcyjnym.

Po przykładowe wyzwania, jakie stoją przed wdrożeniem takich systemów odsyłamy do realizacji scady dla oczyszczalni ścieków.

Dla pracowników utrzymania ruchu, system SCADA stanowi narzędzie do monitorowania stanu maszyn i urządzeń, umożliwiając szybką diagnostykę i reakcję na potencjalne problemy. Z kolei dla dyrektorów produkcji, SCADA dostarcza cennych danych analitycznych, które mogą być wykorzystane do optymalizacji procesów i podejmowania strategicznych decyzji.

IIoT – Przemysłowy Internet Rzeczy

Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) polega na wykorzystaniu czujników, systemów wizyjnych i urządzeń do zbierania danych w czasie rzeczywistym z maszyn i procesów produkcyjnych, np. w celu predykcyjnego utrzymania ruchu lub śledzenie zużycia energii. Analiza big data pochodzących z czujników IoT pozwala na podejmowanie decyzji opartych na faktach.

Przykład śledzenia zużycia energii w zakładzie podała firma Foxconn Industrial Internet. System, wyposażony w czujniki IoT, zredukował konsumpcję energii w sumie o wartości 1.6 miliona dolarów rocznie – jak podaje organizacja GSMA we współpracy z Foxconn Industrial Internet.

Systemy transportu i magazynowania

Systemy transportu i magazynowania to przede wszystkim przenośniki (taśmowe, rolkowe, łańcuchowe, itd.), automatyczne wózki AGV i AMR, systemy sortujące, systemy pakowania i paletyzacji produktów, czy automatyczne systemy składowania i pobierania (AS/RS).

Systemy zarządzania danymi

Kolejną technologią są systemy do zarządzania różnymi obszarami produkcji oraz gromadzenia i analizy danych. Te zaawansowane platformy softwarowe integrują wszystkie aspekty procesu produkcyjnego – od planowania, przez kontrolę jakości, aż po zarządzanie zasobami i logistykę. Przykłady systemów zarządzania procesami przedsiębiorstwa:

• Systemy realizacji produkcji (MES – Manufacturing Execution Systems)
• Systemy planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP)
• Systemy zarządzania magazynem (WMS)
• Zaawansowane systemy planowania i harmonogramowania (APS)
• System zarządzania utrzymaniem ruchu (CMMS)
• Systemy Big Data do przetwarzania dużych ilości danych (DBMS)

Systemy wizyjne i kontroli jakości

Te rozwiązania, wykorzystujące kamery o wysokiej rozdzielczości i zaawansowane algorytmy przetwarzania obrazu, pozwalają na błyskawiczną i bezbłędną kontrolę jakości produkowanych elementów.

Dla operatorów maszyn oznacza to wsparcie w codziennej pracy i możliwość skupienia się na bardziej złożonych zadaniach, podczas gdy rutynowe kontrole jakości są wykonywane automatycznie.

Addytywne technologie produkcji

Druk 3D i inne technologie addytywne to obszar, który w ostatnich latach rozwija się dynamicznie. Te metody produkcji otwierają nowe możliwości w zakresie prototypowania, produkcji małoseryjnej czy wytwarzania skomplikowanych geometrycznie części.

Dla kierowników produkcji, implementacja technologii addytywnych może oznaczać znaczące skrócenie czasu wprowadzania nowych produktów na rynek oraz redukcję kosztów związanych z tradycyjnymi metodami wytwarzania.

Systemy zarządzania energią

Koszty zużycia energii w dużych fabrykach są znaczące, ze względu na stałą pracę wielu energochłonnych maszyn przemysłowych. W celu ograniczenia nadmiernego zużycia energii, stosuje się systemy zarządzające jej przepływem (EMS). Systemy monitorowania i optymalizacji zużycia energii w połączeniu z alternatywnymi jej źródłami i systemami magazynowania energii potrafią wprowadzić oszczędności do zakładu.

Powyższe technologie mniej lub bardziej są rzeczywiście wdrażane w polskich zakładach produkcyjnych. W dalszym rozdziale, zatytułowanym „Przyszłość automatyzacji w przemyśle”, przeczytasz o technologiach mogących namieszać w konkurencyjności zakładów produkcyjnych.

Inwestycja w technologie automatyzacji jest sprawą indywidualną

Warto podkreślić, że konkretna konfiguracja i dobór systemów automatyzacji zależą od specyfiki danej branży, produktu i celów. Dysponowanie ograniczonym budżetem powoduje, że konieczne jest dokonywanie wyboru, które inwestycje w danym roku będą najkorzystniejsze dla przedsiębiorstwa. Identyfikując najbardziej istotne obszary firmy i procesu produkcyjnego, jesteśmy w stanie w odpowiedni sposób dokonać analizy inwestycji. Dyrektor zakładu produkcyjnego, dysponujący konkretnym budżetem na zakup nowych maszyn lub modernizację istniejących, bierze pod uwagę indywidualne dla zakładu wady jakościowe w procesie technologicznym lub awaryjność maszyn.

Na przykład:

• W przemyśle farmaceutycznym ważne będą systemy zapewniające sterylność i śledzenie partii produkcyjnych
• W przemyśle motoryzacyjnym nacisk będzie położony na precyzyjne roboty montażowe i zaawansowane systemy kontroli jakości
• W przemyśle spożywczym istotne będą systemy zapewniające bezpieczeństwo żywności i elastyczność w pakowaniu różnych produktów

Dla dyrektorów i kierowników produkcji ważne jest zrozumienie, jak różne rozwiązania automatyzacji mogą być łączone i dostosowywane do specyficznych potrzeb ich branży i procesów produkcyjnych.

Przyszłość automatyzacji w przemyśle

Automatyzacja produkcji nieustannie ewoluuje, a jej przyszłość obejmuje szereg innowacyjnych rozwiązań, które mają potencjał radykalnie zmienić oblicze przemysłu.

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe stanowią fundament przyszłości automatyzacji. Autonomiczne systemy produkcyjne, napędzane zaawansowanymi algorytmami AI, będą zdolne do podejmowania coraz bardziej złożonych decyzji bez ingerencji człowieka. Przykładowo, w przemyśle motoryzacyjnym, systemy IIoT będą mogły analizować dane z tysięcy czujników zamontowanych w maszynach i urządzeniach, aby przewidzieć potencjalne awarie sprzętu zanim one nastąpią. Następnie, posiadając odpowiednią ilośc danych, systemy sztucznej inteligencji mogłyby znajdować zależności pomiędzy awariami i skuteczniej im przeciwdziałać.  Cały proces znacząco zminimalizuje kosztowne przestoje produkcyjne.

Internet Rzeczy (IoT) i Edge Computing to kolejne kluczowe elementy przyszłości automatyzacji. Wszechobecna łączność sprawi, że każde urządzenie i komponent w fabryce będzie podłączone do sieci, generując i analizując ogromne ilości danych. Ta rewolucja w zbieraniu i przetwarzaniu informacji umożliwi bezprecedensowy poziom kontroli i optymalizacji procesów produkcyjnych. Na przykład, producent żywności może wykorzystać czujniki IoT do ciągłego monitorowania temperatury, wilgotności i innych kluczowych parametrów w całym łańcuchu produkcyjnym, zapewniając optymalną jakość produktów i minimalizując straty. Przetwarzanie brzegowe, czyli edge computing umożliwi szybsze podejmowanie decyzji poprzez przetwarzanie danych bliżej źródła ich powstawania. W praktyce systemy te mogą analizować dane z kamer inspekcyjnych w czasie rzeczywistym, natychmiast identyfikując i odrzucając wadliwe komponenty, co znacząco przyspiesza proces kontroli jakości.

Robotyka nowej generacji to obszar, który przyniesie zmiany w organizacji przestrzeni produkcyjnej i interakcji człowiek-maszyna. Roboty współpracujące (coboty) i przemysłowe staną się powszechnym widokiem w fabrykach. Już przejmują coraz więcej powtarzalnych zadań, pozwalając ludziom skupić się na procesach wymagających kreatywności i podejmowania złożonych decyzji. Roboty mobilne i autonomiczne (AGV, AMR) w dużych centrach logistycznych, ale również w mniejszych zakładach produkcji będą mogły dynamicznie optymalizować trasy transportu towarów, reagując w czasie rzeczywistym na zmiany w zamówieniach i priorytetach produkcyjnych.

Technologią na miarę przemysłu 4.0 jest cyfrowy bliźniak. Digital Twin to wirtualna replika fizycznego obiektu lub procesu, która pozwala na przeprowadzanie symulacji i testów bez konieczności ingerencji w rzeczywisty system produkcyjny. Dla kierowników i dyrektorów produkcji, Digital Twin oferuje możliwość testowania różnych scenariuszy produkcyjnych, optymalizacji procesów i szkolenia pracowników w bezpiecznym, wirtualnym środowisku.

Technologie addytywne, znane powszechnie jako druk 3D, otwierają nowe możliwości w zakresie prototypowania i personalizacji produkcji. Produkcja łącząca tradycyjne metody wytwarzania z drukiem 3D, zwiększy elastyczność i efektywność procesów produkcyjnych. Prawdziwą innowację mogą wprowadzić drukarki 3D, w których materiałem wkładowym będzie, na przykład metal. Umożliwi to znacznie łatwiejsze wykonywanie skomplikowanych struktur, a nawet duże oszczędności materiału.

Technologie immersyjne, takie jak rozszerzona (AR) i wirtualna rzeczywistość (VR), być może znajdą szerokie zastosowanie w przemyśle przyszłości. Rozszerzona rzeczywistość w utrzymaniu ruchu ma możliwość się standardowym narzędziem wspierającym diagnostykę i naprawy. Wyobraźmy sobie techników w elektrowniach używających okularów AR do wizualizacji schematów i instrukcji napraw skomplikowanych turbin. Znacznie zwiększy to efektywność prac serwisowych. VR z kolei może być używany w procesach szkoleniowych i projektowych, umożliwiając pracownikom nabywanie nowych umiejętności w bezpiecznym, wirtualnym środowisku, a inżynierom projektowanie i testowanie produktów w przestrzeni cyfrowej przed rozpoczęciem fizycznej produkcji.

W końcu, zrównoważona automatyzacja stanie się nie tylko trendem, ale koniecznością w obliczu globalnych wyzwań środowiskowych. Szczególnie w Europie ten aspekt może być kluczowy. Inteligentne systemy zarządzania energią, będą automatycznie dostosowywać zużycie energii w fabryce w oparciu o aktualne potrzeby produkcyjne i ceny energii, optymalizując koszty i redukując tzw. ślad węglowy.

Przyszłość automatyzacji w przemyśle to transformacja całego podejścia do produkcji. Integracja zaawansowanych technologii pozwoli na stworzenie inteligentnych, adaptacyjnych i zrównoważonych systemów produkcyjnych, które będą w stanie sprostać rosnącym wymaganiom rynku i społeczeństwa. Oby tak się stało.

Wpływ automatyzacji na role w przedsiębiorstwie

Automatyzacja produkcji rewolucjonizuje strukturę zatrudnienia i role pracowników w nowoczesnych przedsiębiorstwach. Dla kierowników i dyrektorów produkcji kluczowe jest zrozumienie tych zmian w kontekście efektywnego zarządzania zasobami ludzkimi w erze przemysłu 4.0.

Ewolucja ról pracowniczych jest dynamiczna i wielowymiarowa. Tradycyjni operatorzy maszyn stają się nadzorcami procesów, skupiając się na monitorowaniu systemów, interpretacji danych w czasie rzeczywistym i podejmowaniu strategicznych decyzji. Przykładowo, w fabryce produkującej komponenty elektroniczne, operator linii montażowej może teraz nadzorować kilka zautomatyzowanych linii jednocześnie, wykorzystując zaawansowane interfejsy do monitorowania jakości i wydajności produkcji.

Równocześnie rośnie zapotrzebowanie na specjalistów technicznych. Inżynierowie automatyki, programiści PLC i operatorzy robotów stają się ważnymi postaciami w nowoczesnych zakładach. W dużej fabryce samochodowej, zespół inżynierów automatyki może być odpowiedzialny za projektowanie i wdrażanie zintegrowanych systemów zrobotyzowanych na linii montażowej, co znacząco zwiększa optymalizację procesów.

Zmiana wymagań kompetencyjnych jest nieunikniona. Umiejętności cyfrowe stają się podstawą w niemal każdej roli związanej z produkcją. Od operatorów oczekuje się nie tylko sprawności manualnej, ale także swobody w obsłudze zaawansowanych interfejsów komputerowych. Na przykład, w nowoczesnej drukarni, operatorzy maszyn drukarskich muszą być biegli w obsłudze cyfrowych systemów kontroli kolorów i zarządzania procesem druku.

Interdyscyplinarność to kolejny kluczowy aspekt. Pracownicy muszą łączyć wiedzę z różnych dziedzin – mechaniki, elektroniki, informatyki. Technik utrzymania ruchu w zaawansowanej fabryce musi być w stanie diagnozować i naprawiać nie tylko problemy mechaniczne, ale także elektroniczne i programistyczne.

Ewentualne przekwalifikowanie pracowników staje się procesem ciągłym. Programy szkoleniowe muszą być elastyczne i dostosowane do zmieniających się potrzeb. Z kolei dla działów HR te zmiany stanowią poważne wyzwanie, ze względu na zatrudnienie osób z szerokich wachlarzem umiejętności. Firmy muszą konkurować o specjalistów, więc tworzenie atrakcyjnych ścieżek kariery w zautomatyzowanym środowisku produkcyjnym staje się istotne. Na przykład, firma może oferować programy rotacyjne, pozwalające młodym inżynierom na zdobycie doświadczenia w różnych aspektach automatyzacji produkcji.

Przygotowanie firmy do automatyzacji

Wdrożenie automatyzacji w środowisku produkcyjnym to proces złożony, wymagający starannego planowania. Dla kierowników produkcji i dyrektorów zrozumienie kroków tego procesu jest niezbędne do skutecznej transformacji przedsiębiorstwa.

Pierwszym etapem jest kompleksowa analiza i planowanie. Rozpoczyna się od gruntownego audytu obecnych procesów produkcyjnych. Kierownicy i inżynierowie produkcji muszą dokładnie zidentyfikować wąskie gardła i obszary o niskiej efektywności. Na przykład, firma produkująca sprzęt AGD może przeprowadzić szczegółową analizę czasu cyklu na różnych etapach montażu urzadzeń, identyfikując procesy, które najbardziej skorzystałyby z automatyzacji.

Określenie celów automatyzacji to kolejny krytyczny etap. Kierownictwo musi jasno zdefiniować oczekiwane korzyści i ustalić mierzalne wskaźniki sukcesu (KPI). Przykładowo, producent części samochodowych może wyznaczyć cel zwiększenia wydajności produkcji o 30% i zmniejszenia ilości odpadów o 20%.

Budowanie zespołu i kompetencji jest kluczowe. Powołanie dedykowanego zespołu ds. automatyzacji, łączącego przedstawicieli różnych działów, zapewnia wielowymiarowe spojrzenie na proces transformacji. W praktyce, duża firma produkcyjna może stworzyć międzydziałowy zespół projektowy, składający się z inżynierów produkcji, specjalistów IT, ekspertów od lean manufacturing i przedstawicieli HR, koordynowany przez doświadczonego kierownika projektu automatyzacji.

Nieodpowiednie przygotowanie kadry do wdrożenia automatyzacji to nie tylko strata pieniędzy, ale także utracona szansa na poprawę warunków pracy, jakości produktów oraz możliwości skalowania produkcji. Jak wynika z badania firmy Rockwell Automation najważniejszym czynnikiem hamującym wdrażanie smart manufacturingu w automotive jest „Brak umiejętności zarządzania wdrażaniem technologii”. Stąd kluczowa jest edukacja na ten temat w polskich przedsiębiorstwach produkcyjnych. W jaki sposób przygotować się do procesu wdrożenia znajdziesz w naszym poradniku na ten temat, a krótko także w artykule.

Wybór odpowiednich technologii i dostawców wymaga szczególnej uwagi. Ocena dostępnych rozwiązań musi uwzględniać nie tylko obecne potrzeby firmy, ale także potencjał rozwojowy i skalowalność systemów. Firma z branży spożywczej może zdecydować się na wdrożenie elastycznego systemu zrobotyzowanej paletyzacji, który można łatwo przeprogramować do obsługi wielu rozmiarów kartonów, co zwiększa adaptacyjność linii produkcyjnej.

Przygotowanie infrastruktury to obszar, w którym kluczową rolę odgrywają działy IT i utrzymania ruchu. Modernizacja systemów IT często wymaga znaczących inwestycji w infrastrukturę sieciową i obliczeniową. Przykładowo, fabryka wdrażająca zaawansowany system IoT (Internet of Things) do monitorowania produkcji może potrzebować rozbudowy swojej sieci Wi-Fi i inwestycji w edge computing, aby przetwarzać duże ilości danych w czasie rzeczywistym.

Zarządzanie zmianą to aspekt często decydujący o sukcesie projektów automatyzacji. Jasne i regularne informowanie pracowników o planach i celach automatyzacji pomaga budować zrozumienie i akceptację dla zmian. Praktycznym przykładem może być organizacja spotkań wewnętrznych, podczas których pracownicy mogą usłyszeć o zmianach i zadać pytania odnośnie do automatyzacji.

Analiza aspektów prawnych i compliance to kluczowy element przygotowań, często niedoceniany na wczesnych etapach. Automatyzacja może wpływać na wiele aspektów działalności podlegających regulacjom prawnym, w tym bezpieczeństwo pracy czy ochronę danych. Na przykład, firma wdrażająca zaawansowane systemy analizy danych produkcyjnych musi upewnić się, że jej praktyki są zgodne z RODO i innymi regulacjami dotyczącymi prywatności.

Podsumowując, skuteczne przygotowanie firmy do automatyzacji wymaga kompleksowego podejścia, łączącego aspekty technologiczne, organizacyjne i prawne. Tylko takie holistyczne podejście może zapewnić, że proces automatyzacji będzie nie tylko efektywny technologicznie, ale także zgodny z wymogami prawnymi i zrównoważony z perspektywy zasobów ludzkich.

Podsumowanie – czy automatyzacja się opłaca?

Automatyzacja produkcji znajduje się w krytycznym punkcie swojego rozwoju. Przekształca ona nie tylko sposób, w jaki produkujemy dobra, ale także całe łańcuchy wartości i modele biznesowe.

Postawmy jednak najważniejsze pytanie dla zakładów produkcyjnych: Czy automatyzacja się opłaca?

Odpowiedź brzmi: Tak. Jednak czy każde wdrożenie zakończy się sukcesem? Nie, jeżeli przygotujemy się nieodpowiednio.

Sam proces wdrożenia stawia przed nami wiele wyzwań, o które należy zadbać. Potrzebujemy odpowiednią osobę do zarządzania projektem, musimy zadbać o odpowiednią komunikację wewnętrzną z pracownikami, komunikację z wykonawcą, przeszkolić pracowników czy zaplanować testy i uruchomienia systemu. Nie mówiąc o wyborze odpowiedniego systemu automatyzacji i konkretnej analizie słabych i mocnych stron indywidualnych procesów produkcyjnych zakładu. Automatyzacja jest procesem, który zajmuje swoją ilość czasu, jednak warto się zaangażować.

Podsumowując, automatyzacja produkcji to nie tylko wyzwanie technologiczne, ale przede wszystkim strategiczne. Firmy, które skutecznie wdrożą zaawansowane systemy automatyzacji, jednocześnie inwestując w rozwój swoich pracowników, będą w stanie nie tylko przetrwać, ale i prosperować w erze czwartej rewolucji przemysłowej.