Automatyzacja produkcji – co to oznacza dla producentów?

Czas czytania: 29 min

Dowiedz się więcej o rozwiązaniu ERP 4FACTORY

Rola siłowników w automatyzacji produkcji

Siłowniki to elementy mechaniczne, które przekształcają energię w ruch lub siłę w celu wykonania zadania fizycznego. Stanowią one „mięśnie” systemu zautomatyzowanego, przekładając sygnały sterujące ze sterowników PLC lub innych urządzeń sterujących na rzeczywiste działania, takie jak poruszanie ramieniem robota, dociskanie części do w odpowiednie miejsce lub otwieranie zaworu. Zasadniczo siłowniki łączą cyfrowy i fizyczny wymiar automatyki, przekształcając zaprogramowane polecenia w precyzyjny ruch mechaniczny.

W zależności od wymaganego ruchu, siły i prędkości stosuje się różne typy siłowników. Siłowniki elektryczne zapewniają płynną i precyzyjną kontrolę ruchu, idealną do zadań takich jak montaż lub pozycjonowanie. Siłowniki hydrauliczne generują potężną siłę liniową lub obrotową, dzięki czemu nadają się do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości, takich jak obróbka plastyczna metali lub formowanie wtryskowe. Siłowniki pneumatyczne, wykorzystujące sprężone powietrze, są cenione za szybkość i niezawodność w lżejszych operacjach, takich jak pakowanie lub sortowanie. W połączeniu z czujnikami i systemami sterowania generowane przez nie dane umożliwiają producentom monitorowanie wydajności, udoskonalanie procesów oraz wprowadzanie świadomych, opartych na danych usprawnień na wszystkich liniach produkcyjnych.

Interfejsy człowiek-maszyna (HMI)

Interfejsy człowiek-maszyna (HMI) to wizualne panele sterowania, które łączą operatorów z systemami zautomatyzowanymi, zapewniając w czasie rzeczywistym wgląd w stan urządzeń, wskaźniki wydajności oraz warunki produkcji. Dzięki intuicyjnym pulpitom nawigacyjnym i wyświetlaczom graficznym interfejsy HMI umożliwiają operatorom wprowadzanie poleceń, dostosowywanie parametrów oraz szybką identyfikację alertów systemowych lub nieefektywności. Taka interakcja gwarantuje, że nawet złożone procesy automatyzacji pozostają przystępne i łatwe w zarządzaniu, umożliwiając nadzór ze strony człowieka tam, gdzie precyzja i szybkość reakcji mają kluczowe znaczenie.

Sieci komunikacyjne

Sieci komunikacyjne w automatyce przemysłowej umożliwiają płynną wymianę danych między maszynami, czujnikami, sterownikami i systemami oprogramowania. Sieci te zapewniają współdziałanie wszystkich elementów, od pojedynczego ramienia robota po całą linię produkcyjną, przesyłając polecenia, informacje zwrotne oraz dane wydajnościowe na bieżąco . Umożliwiają one również gromadzenie i udostępnianie kluczowych informacji, które zasilają systemy wyższego poziomu, takie jak platformy MES i ERP. Ten ciągły przepływ dokładnych danych w czasie rzeczywistym umożliwia producentom monitorowanie wydajności, identyfikowanie wąskich gardeł oraz podejmowanie świadomych decyzji, które przyczyniają się do tworzenia inteligentniejszych i lepiej połączonych środowisk produkcyjnych.

Kluczowe elementy automatyzacji produkcji

Współczesna automatyzacja produkcji wykorzystuje robotykę, systemy sterowania i oprogramowanie w celu zwiększenia precyzji, wydajności i spójności na liniach produkcyjnych. Każdy z tych elementów odgrywa kluczową rolę w przekształcaniu procesów ręcznych w płynne operacje oparte na danych:

• Robotyka: roboty przemysłowe, w tym ramiona robotyczne i roboty współpracujące (coboty), wykonują złożone, powtarzalne lub niebezpieczne zadania produkcyjne z wysoką precyzją, elastycznością i szybkością w branżach takich jak elektronika i opieka zdrowotna.
• Systemy sterowania: programowalne sterowniki logiczne (PLC) oraz rozproszone systemy sterowania (DCS) koordynują pracę maszyn i przepływ produkcji, zapewniając zsynchronizowane działanie każdego procesu w ramach określonych parametrów.
• Oprogramowanie: systemy realizacji produkcji (MES) oraz inne rozwiązania wspierające automatyzację integrują maszyny y, dane i operatorów — umożliwiając monitorowanie w czasie rzeczywistym, optymalizację wydajności oraz ciągłe doskonalenie.

Typowe zadania fizyczne realizowane przez automatyzację obejmują:

• Transport materiałów: roboty przemieszczają surowce lub gotowe produkty między stanowiskami, ograniczając ręczne podnoszenie i minimalizując opóźnienia.
• Montaż: zautomatyzowane systemy wykonują precyzyjne operacje montażowe, zapewniając stałą jakość i wydajność.
• Spawanie: spawarki zrobotyzowane zapewniają jednolite, wysokiej jakości połączenia w zastosowaniach, w których kluczowe znaczenie mają precyzja i powtarzalność.
• Pakowanie: zautomatyzowane linie pakujące z dużą prędkością zajmują się etykietowaniem, zgrzewaniem i paletyzacją, usprawniając operacje na końcu linii produkcyjnej.

Zrozumienie sterowników programowalnych (PLC)

Sterowniki programowalne (PLC) to wyspecjalizowane komputery przemysłowe przeznaczone do monitorowania sygnałów wejściowych, realizowaniu operacji logicznych oraz sterowania maszynami lub procesami na hali produkcyjnej. W odróżnieniu od tradycyjnych komputerów sterowniki PLC są skonstruowane z myślą o trwałości. Są odporne na wysoką temperaturę, wibracje, pył i zakłócenia elektryczne, które często występują w środowiskach produkcyjnych. Nieustannie gromadzą dane z czujników, przełączników i innych urządzeń, a następnie wykonują zaprogramowane instrukcje w celu sterowania siłownikami, silnikami i zaworami w czasie rzeczywistym, co ma kluczowe znaczenie dla kontroli i monitorowania procesów. Dzięki temu złożone, wieloetapowe procesy produkcyjne przebiegają bezpiecznie, spójnie i wydajnie.

Przykłady zautomatyzowanej produkcji

Automatyzacja stała jest zaprojektowana do wykonywania tylko jednej funkcji. Jeśli celem jest powtarzalna produkcja tego samego elementu na masową skalę, jest to idealne rozwiązanie. Tego typu systemy są dedykowane i wysoce wyspecjalizowane, co pozwala na osiągnięcie maksymalnej wydajności przy dużej wolumenowo produkcji pojedynczych części.  

Przykłady obejmują:

• linie montażowe samochodów wykorzystujące ramiona robotów do spawania ram samochodowych,
• szybkie linie rozlewnicze w produkcji napojów,
• maszyny do odlewania ciśnieniowego służące do wytwarzania identycznych elementów metalowych,
• pakowanie na przenośnikach odmierzonych towarów konsumpcyjnych, takich jak kapsułki z detergentem.

Automatyzacja programowalna pozwala na realizację różnorodnych zadań, umożliwiając produkcję wielu typów  elementów w krótszym czasie. Występują jednak przestoje, gdy systemy automatyzacji produkcji muszą zostać przeprogramowane w celu wykonania nowej funkcji. Jest to związane z produkcją seryjną, w której można wytwarzać wiele części, ale może to wymagać ręcznych zmian ustawień.

Przykłady obejmują:

• maszyny CNC (Computer Numerical Control) wykorzystywane do wytwarzania różnych niestandardowych elementów metalowych,
• maszyny tekstylne, które można przeprogramować w celu produkcji różnych wzorów tkanin,
• systemy formowania wtryskowego, tworzące różne kształty lub produkty w zależności od zmian w formach,
• przemysłowe drukarki 3D produkujące małe partie niestandardowych komponentów.

Elastyczna automatyzacja plasuje się pomiędzy pozostałymi dwoma rodzajami. Chociaż można ją przeprogramować do wykonywania różnych funkcji, działa ona tylko w przypadku ograniczonej grupy produktów. Jest to związane z produkcją w czasie rzeczywistym lub na żądanie, która może łączyć automatyzację programowalną z automatyzacją stałą oraz integrować kilka procesów w celu poprawy wydajności przy mniejszej liczbie przestojów.

Przykłady obejmują:

• robotyczne gniadai robocze, które mogą przełączać się między montażem różnych modeli produktu przy minimalnej rekonfiguracji
• produkcję elektroniki, w której zautomatyzowane systemy montują różne układy płytek drukowanych (PCB) dla różnych urządzeń
• centra logistyczne wykorzystujące roboty sterowane sztuczną inteligencją do kompletowania i pakowania różnych kombinacji produktów
• inteligentne fabryki, które wykorzystują sztuczną inteligencję i robotykę do sortowania, kontroli i montażu wielu rodzajów produktów na jednej linii produkcyjnej

Branże wykorzystujące automatyzację produkcji

Automatyzacja produkcji stała się powszechna w większości branż, jednak obserwujemy jej szybki rozwój w następujących sektorach:

• Motoryzacja – automatyzacja procesów za pomocą robotów przemysłowych  zwiększyła zarówno wydajność, jak i bezpieczeństwo w przemyśle motoryzacyjnym, współpracując z ludźmi w celu wykonania większej ilości pracy w krótszym czasie przy zachowaniu wysokiej kontroli jakości. Technologia ta pozwala ograniczyć błędy ludzkie w procesach wymagających precyzyjnej produkcji, zautomatyzowanego raportowania i dokumentacji, a także posiada wbudowane funkcje bezpieczeństwa, które można zaprogramować tak, aby zatrzymywały maszyny w momencie, gdy osoba zbliży się zbyt blisko.
• Urządzenia medyczne i farmaceutyka – zautomatyzowane technologie w branży medycznej mogą wykonywać zadania z większą precyzją i przy niższym wskaźniku błędów niż ludzie działający samodzielnie, dzięki czemu odgrywają kluczową rolę w dokumentacji, raportowaniu oraz produkcji wyrobów farmaceutycznych i urządzeń medycznych.
• Żywność i napoje – automatyzacja produkcji gwarantuje, że każdy klient otrzymuje produkt o stałej jakości, a także pozwala ograniczyć interakcję człowieka, co poprawia bezpieczeństwo żywności i zmniejsza ryzyko wycofania produktów z rynku. Zautomatyzowane śledzenie i identyfikacja zapasów oraz zautomatyzowane raportowanie i analizy mogą pomóc w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących dostosowywania harmonogramów i przepływu pracy w celu ograniczenia marnotrawstwa żywności lub strat produktów.
• Produkty konsumenckie – branża produktów i dóbr konsumpcyjnych opiera się na zautomatyzowanych procesach, które pomagają zaspokajać popyt bez nadmiernego wzrostu kosztów, zwłaszcza w okresach niedoboru siły roboczej. Automatyzacja produkcji w sektorze dóbr konsumpcyjnych (CPG) jest widoczna we wszystkich etapach procesu, w tym w montażu, pakowaniu, transporcie materiałów, wysyłce, kontroli jakości, testowaniu, planowaniu i sprawozdawczości.
• Elektronika i zaawansowane technologie – wraz ze wzrostem popytu na elektronikę i produkty technologiczne, zautomatyzowana robotyka produkcyjna może radykalnie zwiększyć tempo produkcji, wykrywać i usuwać wadliwe produkty oraz pomagać w utrzymaniu optymalnych warunków produkcyjnych, co pozwala tworzyć produkty wyższej jakości przy niższych kosztach produkcji.
• Pakowanie – automatyzacja w branży opakowaniowej pomaga producentom zachować konkurencyjność i spójność produktów, zapewnia pracownikom większe bezpieczeństwo oraz zwiększa elastyczność pakowania, umożliwiając obsługę większej liczby i bardziej zróżnicowanych rodzajów produktów.
• Lotnictwo i obrona – automatyzacja w produkcji lotniczej zwiększa precyzję oraz zapewnia zgodność z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa i jakości. Robotyka i obróbka CNC są szeroko stosowane do montażu podzespołów samolotowych, produkcji części silników oraz wykonywania precyzyjnych zadań związanych z wierceniem i mocowaniem, a wszystko to przy jednoczesnym ograniczeniu błędów ludzkich i poprawie identyfikowalności.
• Tekstylia i odzież – zautomatyzowane cięcie tkanin, roboty krawieckie oraz technologię druku cyfrowego zmieniają oblicze przemysłu tekstylnego. Automatyzacja pomaga producentom zwiększyć tempo produkcji, ograniczyć marnotrawstwo materiałów oraz elastyczniej reagować na zmieniające się trendy w modzie lub zamówienia indywidualne.
• Logistyka i magazynowanie – chociaż nie jest to tradycyjna produkcja, automatyzacja odgrywa kluczową rolę w fazie poprodukcyjnej. Pojazdy z automatycznym prowadzeniem (AGV), zrobotyzowane systemy kompletacji zamówień oraz inteligentne systemy przenośników zmieniają oblicze logistyki, zwiększając dokładność realizacji zamówień, przyspieszając dostawy i obniżając koszty operacyjne.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniu ERP 4FACTORY

Korzyści płynące z automatyzacji produkcji

Skrócenie czasu produkcji

Automatyzacja zwiększa tempo produkcji i pozwala producentom szybko dostosowywać się do zmian rynkowych, poprawiając jednocześnie konkurencyjność. Dzięki ograniczeniu przestojów i obniżeniu kosztów produkcji zautomatyzowane maszyny wytwarzają więcej produktów o mniejszej liczbie wad, a roboty w połączeniu z zaawansowanymi czujnikami realizują procesy walidacji i kontroli, które zapewniają stałą jakość produktów i wyższą wydajność.

Mniej błędów ludzkich i zagrożeń

Ograniczenie błędów ludzkich pozwala nie tylko uzyskać lepszy produkt, ale także zapewnić większe bezpieczeństwo. Wdrożenie automatyzacji w produkcji dodatkowo zwiększa precyzję, minimalizuje liczbę wad i zmniejsza ryzyko poważnych urazów. Prowadzi to do zmniejszenia liczby wycofań produktów z rynku, kosztów napraw oraz zakłóceń w działalności operacyjnej. Ponadto automatyzacja umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie zasobów, pozwalając pracownikom skupić się na badaniach i rozwoju zamiast na powtarzalnych, rutynowych zadaniach.

Pomoc w przypadku niedoboru siły roboczej i wypełnianie luk w kwalifikacjach

Automatyzacja może pomóc ograniczyć wpływ niedoboru pracowników. Technologie automatyzacji produkcji rozwiązują zarówno problem luk w kwalifikacjach, jak i niedoboru siły roboczej, które mogą drastycznie wpłynąć na zyski, a nawet na przetrwanie przedsiębiorstwa produkcyjnego.

Ulepszona analityka i monitorowanie produkcji

Wykorzystanie czujników, robotyki i zaawansowanego sprzętu pozwala monitorować stany magazynowe, konserwację systemów oraz gotowe produkty, a także w łatwy sposób rozpowszechniać dane w całym łańcuchu dostaw. Umożliwia to bardziej efektywne iplanowanie i harmonogramowanie, lepsze podejmowanie decyzji oraz poprawę zwrotu z inwestycji (ROI).

Większa spójność i jakość produktów

Automatyzacja pomaga ograniczyć zmienność produktów i zapewnia jednolitą jakość. Dzięki mniejszej liczbie procesów ręcznych zmniejsza się ryzyko odstępstw od standardów produkcyjnych, co ma szczególne znaczenie w branżach podlegających rygorystycznym wymogom regulacyjnym.

Większa efektywność wykorzystania zasobów

Zautomatyzowane systemy mogą z najwyższą precyzją monitorować i kontrolować zużycie energii, surowców oraz procesy produkcyjne. Prowadzi to do zmniejszenia ilości odpadów, obniżenia zużycia energii oraz bardziej zrównoważonych praktyk produkcyjnych.

Skalowalność i elastyczność

Dzięki zautomatyzowanym systemom producenci mogą łatwiej zwiększać lub zmniejszać skalę działalności w odpowiedzi na zmiany popytu. Elastyczne systemy automatyzacji pozwalają również na szybsze dostosowywanie się do aktualizacji produktów lub wymagań dotyczących personalizacji.

Oszczędności kosztów w dłuższej perspektywie

Chociaż początkowe koszty wdrożenia mogą być wysokie, automatyzacja często przekłada się na znaczne długoterminowe oszczędności. Niższe koszty pracy, mniejsza liczba wad produktów, zminimalizowane przestoje oraz zoptymalizowana konserwacja, wszystko to przyczynia się do wyższej rentowności.

Lepsza integracja łańcucha dostaw

Systemy automatyzacji zintegrowane z oprogramowaniem przedsiębiorstwa i urządzeniami IoT umożliwiają komunikację w czasie rzeczywistym z dostawcami, dystrybutorami i systemami zarządzania zapasami. Może to prowadzić do lepszej koordynacji, skrócenia czasu realizacji zamówień oraz bardziej elastycznej obsługi klienta.

Pierwszy krok na drodze do automatyzacji produkcji

W obliczu rosnących wymagań dotyczących szybkości, precyzji i kontroli kosztów automatyzacja staje się dla producentów koniecznością, a nie luksusem. Od minimalizacji błędów produkcyjnych po optymalizację wykorzystania zasobów – technologie automatyzacji umożliwiają inteligentniejsze i wydajniejsze działania na każdym etapie procesu produkcyjnego. Jednak skuteczna automatyzacja nie zaczyna się od instalacji nowego sprzętu ani wdrożenia systemów sztucznej inteligencji. Przed zainwestowaniem w technologię firmy muszą poświęcić czas na ocenę swojej obecnej sytuacji oraz tego, dokąd automatyzacja może je zaprowadzić w przyszłości.

1. Ocena bieżącej działalności

Podstawą skutecznej strategii automatyzacji jest dogłębna ocena istniejących procesów. Producenci muszą przeanalizować obecne przepływy pracy, aby zidentyfikować nieefektywności, zbędne etapy procesów oraz wąskie gardła w systemie, które mają wpływ na wydajność. Obejmuje to przegląd możliwości sprzętu, ocenę umiejętności pracowników oraz wskazanie obszarów, w których zadania wykonywane ręcznie mogą spowalniać produkcję. Zrozumienie, gdzie występują luki, pozwala organizacjom podejmować świadome decyzje dotyczące obszarów, w których automatyzacja może przynieść największą wartość.

2. Określenie celów automatyzacji

Wyznaczenie jasno zdefiniowanych celów automatyzacji ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że inwestycje w technologie przyniosą wymierne rezultaty. Niezależnie od tego, czy celem jest zminimalizowanie przestojów, przyspieszenie przepustowości czy poprawa spójności produktów, dostosowanie tych celów do szerszych priorytetów biznesowych gwarantuje długoterminowy zwrot z inwestycji. Dobrze sformułowane cele służą jako punkty odniesienia do oceny sukcesu i kierują wdrażaniem technologii w sposób ukierunkowany i zorientowany na wyniki.

3. Przeprowadzenie studium wykonalności technologicznej

Przed podjęciem jakichkolwiek działań w zakresie automatyzacji konieczne jest przeprowadzenie studium wykonalności, które obejmie analizę dostępnych technologii, takich jak robotyka współpracująca, przemysłowy Internet rzeczy (IIoT), 5G oraz analityka oparta na sztucznej inteligencji. Proces ten obejmuje ocenę stopnia integracji tych technologii z istniejącą infrastrukturą oraz sprawdzenie, czy spełniają one potrzeby operacyjne. Odpowiednie rozwiązanie powinno eliminować obecne problemy oraz być skalowalne i elastyczne w miarę ewolucji wymagań biznesowych.

4. Opracowanie planu działania

Ustrukturyzowany plan działania w zakresie automatyzacji umożliwia producentom przeprowadzanie transformacji w łatwych do opanowania etapach, minimalizując jednocześnie zakłócenia w działalności operacyjnej. Zamiast podejmować próbę przeprowadzenia transformacji na pełną skalę od razu, wiodące organizacje nadają priorytet małym projektom automatyzacyjnym o dużym wpływie na efektywność. Plan działania powinien również uwzględniać szkolenia pracowników oraz zarządzanie zmianą, aby zapewnić zaangażowanie pracowników i skuteczne wdrożenie nowych rozwiązań we wszystkich działach firmy.

5. Realizacja programu pilotażowego

Programy pilotażowe stanowią kluczowy etap w ograniczaniu ryzyka związanego z wdrażaniem automatyzacji. Testując nowe rozwiązania na mniejszą skalę, np. na jednej linii produkcyjnej lub w jednym procesie, firmy mogą gromadzić dane dotyczące wydajności, oceniać kompatybilność systemów oraz udoskonalać przepływy pracy przed rozszerzeniem wdrożenia. Takie podejście pozwala producentom na szybkie wprowadzanie zmian, podejmowanie decyzji opartych na danych oraz budowanie zaufania przed szerszym wdrożeniem automatyzacji.

Wnioski

Droga do udanej automatyzacji produkcji zaczyna się od dobrze zaplanowanego, strategicznego podejścia. Dzięki dokładnej analizie bieżącej działalności, określeniu jasnych celów oraz testowaniu rozwiązań w środowiskach pilotażowych producenci mogą zapewnić płynniejsze przejście na automatyzację i zwiększyć wartość uzyskiwaną z inwestycji w automatyzację:

1. Łączność 5G

Technologia 5G otwiera nowe możliwości w zakresie wydajności produkcji, umożliwiając ultraszybką, niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu między maszynami, systemami i czujnikami. Dzięki prędkości transmisji danych nawet 100 razy większej niż w sieci 4G oraz opóźnieniu wynoszącemu zaledwie jedną milisekundę, 5G umożliwia wymianę dużych ilości danych w czasie rzeczywistym na terenie całej fabryki. Ten postęp pozwala na płynną koordynację między autonomicznymi robotami, systemami kontroli jakości i maszynami podłączonymi do Internetu rzeczy (IoT), co prowadzi do szybszego podejmowania decyzji, zwiększonego bezpieczeństwa i bardziej wydajnych procesów produkcyjnych. Jednym z praktycznych przykładów zastosowania 5G jest inteligentna fabryka firmy Ericsson w Lewisville w Teksasie. Zakład ten wykorzystuje prywatną sieć 5G do zasilania autonomicznych robotów mobilnych, aplikacji cyfrowych bliźniaków działających w czasie rzeczywistym oraz narzędzi do konserwacji predykcyjnej. Efektem jest w pełni zintegrowane  i elastyczne środowisko produkcyjne, w którym sprzęt może natychmiast reagować na zmiany, przestoje są zminimalizowane, a linie montażowe działają z wydajnością wyższą o 50%. W miarę wdrażania technologii 5G przez producentów oczekuje się, że technologia ta zwiększy wydajność nawet o 30% i ograniczy liczbę wad nawet o 90%.

2. Przemysłowy Internet rzeczy (IIoT)

Przemysłowy Internet rzeczy (IIoT) oznacza integrację czujników i urządzeń podłączonych do Internetu z zastosowaniami przemysłowymi, umożliwiającą płynną komunikację między maszynami, czujnikami i systemami sterowania. Ta połączona sieć ułatwia gromadzenie i analizę danych w czasie rzeczywistym, co prowadzi do zwiększenia wydajności operacyjnej i podejmowania decyzji opartych na rzetelnych informacjach. Dzięki ciągłemu monitorowaniu stanu technicznego sprzętu na podstawie danych z czujników producenci mogą przewidywać potencjalne awarie i przeprowadzać konserwację z wyprzedzeniem, ograniczając w ten sposób nieplanowane przestoje i koszty konserwacji.

Godnym uwagi przykładem wdrożenia IIoT jest przemysł motoryzacyjny, gdzie producenci zainstalowali czujniki na liniach montażowych w celu monitorowania wydajności sprzętu. Takie podejście doprowadziło do poprawy wydajności sprzętu i zminimalizowania kosztów utrzymania ruchu.

3. Sztuczna inteligencja (AI) w przemyśle wytwórczym

Sztuczna inteligencja (AI) zmienia oblicze produkcji, wspierając analizę predykcyjną, usprawniając kontrolę jakości oraz optymalizując zarządzanie łańcuchem dostaw. Według badania przeprowadzonego przez firmę Deloitte 93% przedsiębiorstw uważa AI za niezbędną w obszarach produkcji, łańcucha dostaw i operacji. Analizując dane z podłączonych maszyn i systemów produkcyjnych, algorytmy AI potrafią przewidywać awarie sprzętu, zanim jeszcze do nich dojdzie, minimalizując przestoje i koszty utrzymania. Systemy wizji komputerowej oparte na AI kontrolują produkty z niesamowitą szybkością i precyzją, ograniczając liczbę wad i zapewniając spójne standardy.

Praktyczny przykład zastosowania AI w produkcji pochodzi z firmy Siemens, która wykorzystuje tę technologię w swoim zakładzie elektronicznym Amberg (EWA) w Niemczech. Zakład ten wykorzystuje uczenie maszynowe i analitykę do monitorowania ponad 1 000 czujników w czasie rzeczywistym, co umożliwia konserwację predykcyjną i automatyczne dostosowywanie procesów. W rezultacie zakład działa z wskaźnikiem jakości na poziomie 99,99885%.

4. Rzeczywistość rozszerzona (AR) w produkcji

Rzeczywistość rozszerzona (AR) nakłada informacje cyfrowe na świat fizyczny, zapewniając pracownikom produkcyjnym interaktywne wskazówki w czasie rzeczywistym. Podczas szkoleń AR może symulować złożone procedury, umożliwiając pracownikom zdobycie praktycznego doświadczenia bez ryzyka związanego z obsługą działającego sprzętu. W zakresie konserwacji AR pozwala technikom na wizualizację wewnętrznych elementów maszyn, prowadząc ich krok po kroku przez procesy naprawcze, co ogranicza liczbę błędów i skraca czas serwisowania. Na linii montażowej AR może wyświetlać instrukcje montażu bezpośrednio na powierzchniach roboczych, zwiększając dokładność i wydajność.​

Godnym uwagi przykładem zastosowania jest wykorzystanie AR przez firmę Boeing podczas montażu wiązek przewodów w samolotach. Dzięki wyposażeniu techników w okulary AR wyświetlające schematy 3D i instrukcje firma Boeing skróciła czas szkolenia o 75% na osobę oraz zwiększyła szybkość i dokładność montażu wiązek przewodów o 33%. Pozwala to zaoszczędzić miliony dolarów i zwiększyć produkcję.

5. Cyfrowe bliźniaki

Cyfrowe bliźniaki to wirtualne repliki rzeczywistych obiektów, procesów lub systemów, które odzwierciedlają ich rzeczywiste odpowiedniki w czasie rzeczywistym. W przemyśle wytwórczym cyfrowe bliźniaki służą do monitorowania wydajności sprzętu, symulowania scenariuszy produkcyjnych oraz optymalizacji procesów. Dzięki integracji danych z czujników wbudowanych w rzeczywiste obiekty cyfrowe bliźniaki zapewniają kompleksowy obraz działalności operacyjnej, umożliwiając producentom przewidywanie wyników, identyfikowanie nieefektywności oraz wdrażanie usprawnień bez zakłócania bieżącej produkcji.​

Korzyści płynące z zastosowania cyfrowych bliźniaków obejmują redukcję kosztów dzięki zoptymalizowanym harmonogramom konserwacji, lepsze zarządzanie ryzykiem poprzez symulację potencjalnych scenariuszy awarii oraz zwiększoną wydajność dzięki wirtualnemu testowaniu zmian w procesach przed ich wdrożeniem na hali produkcyjnej. Na przykład firma Shanghai Automobile Gear Works (SAGW) wdrożyła „cyfrowego bliźniaka procesu” z wykorzystaniem oprogramowania Proficy Plant Applications firmy GE Digital w celu transformacji swoich procesów produkcyjnych. Integracja ta połączyła ponad 100 000 punktów danych z 500 maszyn na hali produkcyjnej. W rezultacie firma SAGW osiągnęła 20-procentową poprawę wykorzystania sprzętu, 40-procentową redukcję kosztów kontroli oraz 80-procentową redukcję wymaganej przestrzeni magazynowej.

6. Przetwarzanie brzegowe i chmurowe

Przetwarzanie brzegowe polega na przetwarzaniu danych w pobliżu ich źródła (np. na hali produkcyjnej) w celu skrócenia opóźnień i umożliwienia podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym w ramach automatyzacji produkcji. Podejście to ma kluczowe znaczenie dla zastosowań wymagających natychmiastowej informacji zwrotnej, takich jak zrobotyzowane linie montażowe czy systemy kontroli jakości. Zmniejsza ono zapotrzebowanie na przepustowość niezbędną do przesyłania danych do scentralizowanych serwerów oraz zwiększa szybkość reakcji. Firma Siemens wykorzystuje przetwarzanie brzegowe w swoich zakładach produkcyjnych w celu automatyzacji linii produkcyjnych i zwiększenia elastyczności. Dzięki przetwarzaniu danych na miejscu Siemens może dostosowywać działania w czasie rzeczywistym, co prowadzi do wzrostu wydajności i obniżenia kosztów operacyjnych.

Przetwarzanie w chmurze uzupełnia przetwarzanie brzegowe, oferując skalowalną pamięć masową i ogromną moc obliczeniową do analizy dużych zbiorów danych. Podczas gdy urządzenia brzegowe zajmują się natychmiastowym przetwarzaniem danych, chmura agreguje informacje z wielu źródeł, ułatwiając długoterminową analizę, uczenie maszynowe i planowanie strategiczne. McDonald’s nawiązał współpracę z Google Cloud, aby wdrożyć przetwarzanie brzegowe w swoich restauracjach, co umożliwia szybsze i bardziej wydajne przetwarzanie danych na miejscu. Integracja ta wspiera funkcje sztucznej inteligencji, takie jak obsługa drive-through za pomocą poleceń głosowych oraz wirtualne narzędzia zarządzania, które poprawiają wydajność operacyjną i jakość obsługi klienta.

7. Technologia blockchain w produkcji

Technologia blockchain zwiększa bezpieczeństwo, przejrzystość i identyfikowalność w produkcji, zapewniając zdecentralizowany rejestr służący do zapisywania transakcji i wymiany danych. Ten niezmienny zapis gwarantuje, że wszystkie strony w łańcuchu dostaw mają dostęp do jednego, weryfikowalnego źródła informacji, co ogranicza oszustwa i błędy. W zarządzaniu łańcuchem dostaw technologia blockchain umożliwia precyzyjne śledzenie materiałów i produktów od miejsca pochodzenia aż do konsumenta, zapewniając autentyczność i zgodność z przepisami. Firma Walmart wdrożyła system oparty na technologii blockchain do monitorowania swojego łańcucha dostaw żywności, co znacznie skróciło czas potrzebny na ustalenie pochodzenia produktów z kilku dni do kilku sekund, zwiększając tym samym bezpieczeństwo żywności i kontrolę jakości.

Technologia blockchain może również pomóc w wykrywaniu i zapobieganiu oszustwom poprzez bezpieczne rejestrowanie każdej transakcji i modyfikacji w ramach procesu produkcyjnego. Ta przejrzystość zniechęca do podrabiania produktów i gwarantuje, że wszystkie składniki spełniają normy jakości. Firma Pfizer wykorzystuje technologię blockchain do śledzenia dystrybucji leków na receptę i ochrony zdrowia pacjentów.

8. Zrównoważone praktyki produkcyjne

Energooszczędne maszyny i inteligentne systemy zarządzania zasobami umożliwiają producentom optymalizację procesów produkcyjnych, co skutkuje zmniejszeniem ilości odpadów materiałowych i lepszym wykorzystaniem zasobów. Na przykład firma General Electric (GE) wdrożyła w swoich zakładach produkcyjnych zautomatyzowane systemy, które analizują wzorce zużycia energii i dostosowują działanie maszyn w celu zwiększenia wydajności, co prowadzi do znacznego obniżenia zużycia energii i kosztów operacyjnych.​

Włączenie odnawialnych źródeł energii do zautomatyzowanych procesów jeszcze bardziej przybliża osiągnięcie celów zrównoważonego rozwoju. Producenci coraz częściej wykorzystują energię słoneczną i wiatrową do zasilania zautomatyzowanych linii produkcyjnych, zmniejszając w ten sposób zależność od paliw kopalnych i obniżając emisję dwutlenku węgla. Gigafabryki firmy Tesla wykorzystują połączenie paneli słonecznych i systemów magazynowania energii do zasilania swoich zautomatyzowanych procesów produkcyjnych.

9. Zaawansowana robotyka i automatyka

Roboty współpracujące, zwane cobotami, to zaawansowana technologia, która pozwala im pracować ramię w ramię z operatorami ludzkimi w celu zwiększenia bezpieczeństwa, precyzji i wydajności. W odróżnieniu od tradycyjnych robotów przemysłowych coboty są zaprojektowane tak, by były bardziej elastyczne i można je łatwo zaprogramować do wykonywania różnych zadań. Ponieważ coboty mogą wykonywać powtarzalne i niebezpieczne zadania, zmniejszają ryzyko urazów i pozwalają pracownikom skupić się na działaniach o charakterze bardziej strategicznym.

Producenci samochodów, tacy jak BMW, wykorzystują zaawansowane systemy robotyczne do zadań takich jak spawanie i lakierowanie, aby osiągnąć większą dokładność i spójność. BMW testuje obecnie roboty humanoidalne, które po zakończeniu testów mają dołączyć do siły roboczej firmy. Precyzja, jaką zapewniają, nie tylko podnosi jakość produktów, ale także ogranicza marnotrawstwo materiałów i konieczność poprawek, przyczyniając się do ogólnej wydajności operacyjnej.

10. Druk 3D (produkcja addytywna)

Produkcja addytywna, powszechnie znana jako druk 3D, polega na tworzeniu obiektów warstwa po warstwie na podstawie modeli cyfrowych. Podejście to zapewnia znaczące korzyści w zakresie szybkiego prototypowania, redukcji kosztów oraz elastyczności projektowej. Producenci mogą szybko wytwarzać prototypy w celu przetestowania kształtu, dopasowania i funkcjonalności, co przyspiesza cykl rozwoju produktu i skraca czas wprowadzenia go na rynek. Druk 3D minimalizuje również marnotrawstwo materiałów, wykorzystując wyłącznie ilość niezbędną do stworzenia obiektu.​

Branże takie jak lotnictwo i opieka zdrowotna wdrożyły druk 3D w celu zwiększenia wydajności produkcji. Na przykład firma Airbus wykorzystuje druk 3D do produkcji złożonych elementów samolotów oraz ograniczenia emisji. W medycynie firmy takie jak Stryker wytwarzają implanty i narzędzia chirurgiczne dostosowane do indywidualnych potrzeb pacjentów przy użyciu produkcji addytywnej, co przekłada się na lepsze wyniki leczenia.

11. Komputerowe wspomaganie produkcji (CAM)

urządzenia służące do automatyzacji i usprawniania procesów produkcyjnych. Systemy CAM przekształcają projekty cyfrowe w rzeczywiste produkty poprzez sterowanie narzędziami i urządzeniami obróbczymi, poprawiając precyzję, wydajność i spójność produktów. Dzięki automatyzacji złożonych zadań CAM ogranicza ryzyko błędów ludzkich i gwarantuje, że każdy produkt spełnia dokładne specyfikacje.​

Praktyczny przykład wdrożenia CAM można zaobserwować w działalności firmy Boeing. Ta firma z branży lotniczej wykorzystuje systemy CAM do produkcji komponentów lotniczych o wysokiej precyzji i spójności. Pomaga to firmie Boeing osiągać węższe tolerancje i lepszą kontrolę jakości.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniu ERP 4FACTORY

Ewolucja roli pracowników

Panuje błędne przekonanie, że automatyzacja wkrótce całkowicie zastąpi siłę roboczą. W rzeczywistości większość procesów produkcyjnych nadal wymaga ludzkiego wkładu. Ludzie łatwiej dostosowują się do zmian, potrafią kreatywnie rozwiązywać problemy i przekwalifikowanie pracownika może być łatwiejsze niż rekonfiguracja systemu zrobotyzowanego .

Automatyzacja w produkcji niekoniecznie oznacza likwidację miejsc pracy — chodzi raczej o transformację ról. W miarę jak automatyzacja przejmuje zadania powtarzalne, niebezpieczne lub ryzykowne z ergonomicznego punktu widzenia, pracownicy mogą zostać przeniesieni na stanowiska, na których kładzie się nacisk na:

• innowacyjność i myślenie projektowe
• programowanie i konserwację systemów zautomatyzowanych
• analizę danych i strategiczne podejmowanie decyzji
• przywództwo i współpracę między działami

Przyszłość automatyzacji produkcji to nie tylko maszyny – to wyposażenie ludzi w lepsze narzędzia i zapewnienie im bezpieczniejszych warunków pracy, co pozwoli stworzyć bardziej wydajną i odporną kadrę produkcyjną.

Rozwiązania QAD dla firm korzystających z automatyzacji produkcji

Wykorzystanie narzędzi do automatyzacji produkcji w ramach strategii transformacji cyfrowej może pomóc producentom w usprawnieniu wielu obszarów ich działalności. Automatyzacja może polegać na tak prostych działaniach, jak uruchomienie gromadzenia danych i automatycznego planowania, a także może obejmować automatyzację procesów w całym cyklu życia produktu.

Wdrożenie technologii automatyzacji i powiązanych systemów produkcji cyfrowej, takich jak rozwiązania do planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP), systemy zarządzania jakością (QMS) oraz skoordynowane systemy zarządzania materiałami, może pomóc w usprawnieniu procesów produkcyjnych w celu zwiększenia wydajności oraz ułatwić podejmowanie trafnych decyzji opartych na danych.

Rozwiązania QAD pomagają zoptymalizować raportowanie, zmniejszyć liczbę błędów i skrócić czas wprowadzenia produktu na rynek, usprawnić szkolenia oraz zapewnić firmom jedno wiarygodne źródło informacji. Rozwiązania QAD pomagają zautomatyzować procesy biznesowe, planistyczne i zarządcze, zapewniając bardziej wydajne i usprawnione działanie. Te zautomatyzowane procesy biznesowe mogą wspierać działania na rzecz automatyzacji produkcji. Stosowane łącznie rozwiązania ERP dla produkcji oraz technologie automatyzacji mogą doprowadzić do radykalnej zmiany w funkcjonowaniu firmy.