Автоматизация производства

Сейчас сложно представить себе сферу человеческой жизни, в которой так или иначе не были бы задействованы роботы. Они помогают людям в медицине, в навигации, в домашних делах, в составлении карт, в уходе за животными и растениями, в военном деле, в исследовании глубин океанов или даже других планет. Однако еще задолго до космических путешествий и точных хирургических операций роботы уже смогли внести неоценимый вклад в развитие человечества. И произошло это в сфере промышленности – благодаря автоматизации производства.

Что такое автоматизация производства

Автоматизация производства – это процесс внедрения различных технологий и механизмов для осуществления производственных процессов, которыми обычно занимаются люди. Автоматизация производства может быть реализована с помощью широкого спектра технологий, включая робототехнику, автоматизированные системы управления, системы контроля качества и многие другие. Роботы и автоматизированные системы могут выполнять широкий спектр задач на производственной линии: от обработки и подготовки сырья до упаковки и транспортировки готовой продукции.

К основным преимуществам автоматизации принято относить повышение качества продукции, сокращение времени производственного цикла, снижение затрат на производство, улучшение безопасности и сокращение числа ошибок, связанных с человеческим фактором.

Чтобы успешно автоматизировать производство, необходимо провести тщательный анализ процессов и определить, где применение новых технологий может принести наибольшую пользу. Также важно выбрать правильный тип роботов или других автоматических устройств для каждой задачи и обеспечить соответствующую интеграцию между внедренными новинками и другими системами, уже используемыми на предприятии.

Также следует понимать, что, несмотря на определенные сходства, термины роботизация и автоматизация не являются взаимозаменяемыми. Роботизация – это процесс создания и использования роботов для автоматизации производственных задач. Однако, как уже было сказано ранее, автоматизация необязательно подразумевает внедрение роботов. Например, конвейерные линии не принято считать роботами, но их внедрение считается автоматизацией. Таким образом, автоматизация включает в себя роботизацию.

Но для того, чтобы понять, что такое автоматизации, недостаточно знать одни только определения. Поэтому далее мы расскажем вам о том, как на протяжении истории осуществлялось внедрение автоматических устройств в промышленность.

Автоматизация без роботов

Истоки автоматизации производства уходят в глубь истории: этот процесс начался задолго до появления роботов и включал в себя использование различных механизмов и технологий, таких как конвейеры, пресс-станки, токарные станки и другие. Толчком к таким масштабным изменениям стала промышленная революция XVIII-XIX веков.

Один из первых механизмов, который существенно ускорил процесс производства, был изобретен в конце XVIII века. Это была прядильная машина или, как ее еще называют, прялка «Дженни», которая позволяла автоматически прясть нити из хлопка.

За счет своей конструкции «Дженни» позволяла производить большие объемы пряжи намного быстрее и дешевле, чем при использовании ручных прядильных станков. Работа с ней требовала от рабочих меньших усилий, что позволяло им производить большее количество пряжи за короткое время. Несмотря на ее феноменальный успех, были и те, у кого использование этой машины вызывали опасения. Многие прядильщики опасались потерять свои рабочие места в результате внедрения новых технологий, из-за чего они старались воспрепятствовать распространению машин «Дженни». Тем не менее, это не остановило прогресс, и новые прялки, как и новые технологии, продолжали появляться.

Таким образом, прялка «Дженни» стала одним из первых примеров автоматизации производства и привела к дальнейшему развитию механических устройств, которые позволяли автоматизировать процессы производства в различных отраслях промышленности.

Когда речь заходит об автоматизации производства, нельзя не сказать еще об одном важнейшем изобретении – о конвейере Генри Форда. Этот механизм представлял из себя новаторскую систему производства автомобилей, которая была впервые введена в 1913 году на заводе «Ford Motor Company». Система базировалась на принципе массового производства и автоматизации процесса сборки автомобилей на конвейерной линии.

Идея заключалась в том, чтобы разбить производственный процесс на несколько частей, которые бы выполнялись на разных участках на конвейерной линии. Каждый рабочий должен был выполнять определенную операцию, после чего автомобиль перемещался дальше по линии, где уже другой рабочий занимался выполнением следующей задачи. Конвейерная линия Генри Форда была уникальна тем, что она была полностью автоматизирована и интегрировала в себя множество инновационных технологий, таких как электрический двигатель и специальные крепежи, которые позволяли быстро и легко менять инструменты для осуществления различных взаимодействий.

Результатом внедрения конвейерной линии на заводе «Ford Motor Company» стало существенное повышение производительности и снижение стоимости производства автомобилей. Это позволило компании выпускать автомобили по более низкой цене, что сделало их доступными для широкой аудитории и привело к значительному росту спроса на продукцию компании во всем мире.

Конвейер Генри Форда стал одним из важнейших достижений в истории промышленности и считается началом массового производства. Он стал образцом для других производственных отраслей, которые начали внедрять аналогичные системы, и по сей день считается одним из ключевых изобретений в истории автоматизации.

Однако и прялка «Дженни», и конвейер Форда – это примеры механической автоматизации. Роботизация же – это следующий уровень.

Автоматизация и роботы

История внедрения роботов на производство началась в 1950-х годах, когда был создан первый промышленный робот – «Unimate». Этот робот был разработан для автоматической сварки и манипуляции деталями в автомобильной промышленности.

«Unimate» был достаточно большим и тяжелым роботом – его вес составлял около 1,8 тонн. Робот состоял из шести осей и мог выполнять движения, подобные движениям руки человека. «Unimate» управлялся с помощью специальной программы, которая давала ему определенные команды. Первоначально «Unimate» был установлен на производственной линии автомобильной компании «General Motors» и использовался для сварки деталей кузова автомобиля. «Unimate» стал тем изобретением, которое вдохновило других инженеров на создание новых промышленных роботов.

Еще один важный этап на пути к совершенствованию процессов автоматизации – это создание коллаборативных роботов. Они появились в конце 1990-х годов, но уже в через несколько лет коботы стали одной из самых передовых областей промышленной робототехники. В отличие от традиционных промышленных роботов, коллаборативные роботы предназначены для совместной работы с людьми на производственных линиях.

Первый коллаборативный робот был создан в 1996 году датской компанией «Unimation». Этот робот назывался «UR5», и своим внешним видом и возможностями он во многом походил на типичного промышленного робота. Но у него была важная особенность – основным преимуществом «UR5» была его исключительная безопасность, так как робот был оснащен датчиками, которые позволяли ему реагировать на приближение человека. Это позволяло использовать данную модель на производстве в тесном сотрудничестве с людьми.

Кроме того, «UR5» был легким и мобильным, что делало его более гибким и универсальным, чем традиционные роботы. Он мог заниматься сборкой, пакетированием и погрузкой и использовался в различных отраслях, включая автомобильную, медицинскую и электронную промышленности.

В последующие годы робототехника продолжала развиваться и совершенствоваться. Современные промышленные роботы оснащены самыми передовыми сенсорами, камерами, манипуляторами и программным обеспечением, которые позволяют им выполнять более сложные задачи. Сегодня роботы стали неотъемлемой частью производства во многих отраслях, что означает высокую степень автоматизации. Однако мы еще далеки до того, чтобы достигнуть ее предела.

Как автоматизируют производство?

Чтобы завершить экскурс в автоматизацию производства, мы расскажем вам о тех роботах, который применяются для этих целей в наши дни.

Промышленные роботы – это наиболее распространенный тип роботов на производстве. Они обладают большой грузоподъемностью и могут выполнить широкий спектр задач, таких как перемещение материалов, сварка, паллетирование, обслуживание станков, нанесения покрытий распылителем, сборка, контроль качества, ковка, штамповка, литье и плазменная резка.

Коботы или коллаборативные роботы – это роботы, которые созданы для сотрудничества с людьми в рабочей среде. Коботы обычно обладают меньшей мощностью, чем промышленные роботы, но они могут использоваться для более точных задач, таких как манипуляция мелкими деталями.

Мобильные роботы – это роботы, которые используются для автоматизации логистических операций и транспортировки товаров внутри склада или производственной площадки. Они оснащены колесами или гусеницами, что позволяет им передвигаться по гладким поверхностям и преодолевать небольшие препятствия. Мобильные роботы обычно применяются для выполнения задач, связанных с транспортировкой товаров между производственными линиями, складами и зонами отгрузки.

Роботы для складов – это роботы, которые, на первый взгляд, делают то же, что и мобильные роботы, однако на деле сильно отличаются от них, потому что роботы для складов обычно стационарны. Они могут использоваться для выполнения таких задач, как подъем и перемещение грузов, упаковка товаров, подготовка заказов и погрузка товаров на транспортные средства. Также роботы для складов могут быть оснащены дополнительными инструментами для других задач.

Наконец, в производственных процессах используются роботы, которые способны обрабатывать большие объемы данных и принимать решения на основе алгоритмов искусственного интеллекта. Они могут применяться для оптимизации сложных производственных процессов и управления ими.

Несмотря на долгую историю разработки различных подходов к автоматизации производства, полную немалых по значимости этапов, самым большим прорывом в ней можно считать появление роботов. Именно роботы позволили по-настоящему освободить людей от тяжелых и опасных работ. Тем не менее, вопросы безопасности, эффективности и экономической выгоды все еще остаются актуальными в области автоматизации производства.

Материал подготовил: Егор Сипко
Изображения: Adobe Stock