Внедрение системы автоматизации процессов производства – этапы и особенности АТПП

Использование информационных технологий на производстве ведет к унификации качества изделий и облегчению труда рабочих. Инструменты IT-систем открывают возможности, которые неосуществимы в условиях традиционной мануфактурной системы. Компьютеры точнее людей справляются с рутинными задачами, так как опираются на алгоритмы.

Внедрение 1C:ERP — взгляд со стороны подрядчика и клиента

Читать подробнее

Сегодня автоматизация дает предпринимателям конкурентное преимущество. Иногда это единственная возможность соответствовать растущим требованиям рынка. В промышленности инновационные решения эффективно управляют как производственными процессами (через MES-системы), так и финансовыми потоками (через ERP). В итоге бизнес получает снижение затрат за счет сокращения ручного труда и повышает продуктивность каждого отрезка производственных мощностей. Давайте разберемся, что же такое автоматизация процессов производства и какие этапы нужны при внедрении систем автоматизации.

Характеристика автоматизации производственных процессов

АТПП – это внедрение системы инструментов, которые передают машинам функции производства ранее выполняемые человеком. Работы по автоматизации обычно проводят комплексно. При этом происходит полная перестройка производственных операций за счет обновления оборудования, внедрения промышленных роботов, программной интеграции и прочих процессов обновления.

Цели и задачи АТПП

Увеличить прибыль промышленного предприятия — это основная цель автоматизации. Для этого автоматизированная система повышает производительность и снижает стоимость производства. Этот этап довольно длинный и результат не мгновенный: окупаемость вложений на автоматизацию в среднем достигается в 1-3 года. В зависимости от направления деятельности и специфики предприятия разработка проектов автоматизации ставит перед собой соответствующие задачи. К основным задачам автоматизации производства относят:

• Регуляция процессов производства
• Снижение расходов на персонал
• Защита работников от травм и опасных веществ
• Минимизация брака, улучшение качества продукции
• Увеличение объемов выпуска, расширение ассортимента
• Ускорение производственных работ
• Рост производительности
• Улучшение репутации компании за счет экологичности производства

Автоматизация производства – это многоступенчатый процесс, состоящий из большого числа задач. Вне зависимости от масштаба, предприятие столкнется с рядом особенностей:

• Затраты на разработку, внедрение и обслуживание
• Необходимость привлечения персонала высокой квалификации
• Переквалификацию части сотрудников
• Риск взлома системы

Принятие взвешенного решения требует расчета рентабельности введения новшества с учетом достоинств и ограничений АСУ.

Преимущества внедрения

АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) обеспечивает промышленному предприятию следующие конкурентные преимущества:

1. Снижение производственных расходов
2. Безопасность труда персонала
3. Снижение роли человеческого фактора, ведущего к ухудшению качества продукта
4. Непрерывный производственный процесс и контроль скорости
5. Регуляция потребления электроэнергии и прочих ресурсов
6. Обработка данных различного типа с помощью датчиков, производственных событий, логов, технологических параметров
7. Аналитика в режиме реального времени
8. Расчеты в соответствии с алгоритмами, методиками

Вне зависимости от специфики предприятия разработка программных решений объединяет их общая функциональность.

Функции интеграции АТПП

Технические изменения невозможно осуществить без общей базы данных, которая объединяет и упорядочивает работу всех подразделений. Для этого создано компьютерное интегрирование, способное автоматизировать управленческие процессы и способствовать принятию эффективных решений.

Функции компьютерного интегрирования:

1. Управление финансами
2. Проектирование на этапе подготовки к выпуску продукции
3. Организация системы продаж
4. Контроль качества
5. Планирование
6. Управление всеми участками производства

При широкой функциональности разработка проектов автоматизированных систем индивидуальна для каждой организации. По общим чертам их можно объединить в несколько групп.

Типы АТПП

Задача разработчиков – создать продуктивную АСУ, основанную на эффективности применяемых методов. Виды автоматизации можно объединить в несколько групп: 

1. Гибкая – идеальна для больших объемов выпускаемой продукции, широкого перечня моделей, серийного производства. При таком подходе оборудование легко  переориентировать  на выпуск другого типа продукта. Гибкая система моментально воздействует на производственный процесс.
2. Фиксированная – подойдет для предприятий, выпускающих большие объемы одного или нескольких типов продукта. При стационарном подходе программируется вся линия, производящая один вид товара. Жесткую последовательность технологических операций нелегко переключить с одного продукта на другой. Яркий пример – это производственные линии в сфере машиностроения. 
3. Программируемая – подойдет для выпуска партий в ограниченном количестве не более нескольких тысяч единиц. Оборудование можно перепрограммировать на изготовление разного типа изделия. Такой способ занимает больше времени, но установки стоят дешевле, чем при фиксированном подходе. Хорошим примером являются роботы и машины с числовым управлением.

Проекты компьютеризации могут затрагивать отдельные сегменты производственной линии или объединить все ее компоненты в одну информационную структуру. Выбор зависит от требований заказчика и отраслевых особенностей.

Степени автоматизации производства

Системы полной автоматизации доступны только крупнейшим производителям с большим оборотом капитала. Современные технологии позволяют переходить к автоматизированным процессам изготовления продукции постепенно. Внося частичные изменения, средние и малые предприятия повышают производительность при умеренных затратах.

Уровни применения механизации и автоматизации на производстве:

Целесообразность введения новшеств зависит от соблюдения правил и общей концепции компьютерной интеграции.

Принципы внедрения автоматизированной системы производства

Оптимальный проект автоматизации следует принципам:

1. Гибкости — возможность быстро внести изменения в программное обеспечение без ущерба функционированию предприятия.
2. Комплексной интеграции — настройка системы для слаженной работы всех элементов АСУ.
3. Завершенности – охватывает максимальное количество этапов — от загрузки сырья до выпуска готового изделия, снижая долю ручного труда до минимума.
4. Согласованности — синхронизация всех компонентов системы управления, задействованных в одном цикле. Принцип способствует точному исполнению технологического процесса.
5. Автономность — максимальный объем влияния программного обеспечения и оборудования на производство.

Автоматизация управления производится на разных уровнях, каждый из которых требует специального оборудования и информационного обеспечения.

Средства автоматизации

Существуют различные сценарии технологического преобразования компании. Каждое из технических средств автоматизации способно функционировать отдельно или являться частью комплекса, выполняющего ряд задач.

Информационные технологии

IT-системы берут на себя задачи интеллектуального труда, осуществляя сбор и обработку больших данных. Программные решения автоматизации производства эффективнее и быстрее человека анализируют сведения и делают прогнозы. 

Специализированный софт для заводов и фабрик:

• ведет мониторинг
• составляет прогнозы
• снижает число незапланированных простоев
• уменьшает затраты на техническое обслуживание оборудования
• определяет причины сбоев и рекомендует, как исправить ошибки
• контролирует износ оборудования
• прогнозирует возможные аварии и поломки

IT-системы продуктивнее человека в задачах:

1. Выявление брака и принятие мер по его сокращению
2. Контроль и регуляция затрачиваемых ресурсов
3. Определение состояния оборудования
4. Оптимизация операций на всех этапах производства

IT-системы обрабатывают большое количество информации, проверяя ее достоверность, и формируют единое хранилище данных. В реальном времени предоставляют аналитику, прогнозы, занимаются планированием. Программные решения позволяют распределять нагрузку и управлять трудовыми ресурсами.

CNC (Computer Numerical Control / ЧПУ)

Станки с числовым управлением работают автономно и изготавливают изделия с минимальным участием человека. Оператор только снимает готовое изделие, загружает и настраивает управляющую программу. ЧПУ запоминает настройки с набором функций, позволяя вернуться к уже введенным ранее программам. Это позволяет производить на одном устройстве разные типы деталей. Машины обрабатывают продукцию с высокой точностью и рассчитаны на выполнение сложных задач.

Автоматизированное проектирование

Производственная компания может внедрить системы для проектирования технически сложных деталей. С помощью CAD/CAM/CAE создаются 3D-модели и управляющие программы для станков. При интеграции с MES возможен автоматический запуск соответствующей программы на конкретном оборудовании в рамках производственного задания. Программное обеспечение позволяет подобрать оптимальный способ изготовления, прогнозировать качество и детально проработать проект будущего изделия.

Пять основных проблем при интеграции MES и 1C:ERP

Читать подробнее

Работа системы снижает себестоимость товара до минимально возможного уровня, сохраняя искомое качество продукции. Проектирование производится с высокой точностью и большой скоростью, заменяя человеческие трудозатраты.

Гибкие производственные системы

Комплексы FMS способны моментально перестраиваться, адаптируя производство под новую номенклатуру при минимальной переналадке оборудования. В состав гибкой производственной системы входят ЧПУ и технологическое оборудование, которые воспроизводят цикл производства как в фиксированных, так и в непредсказуемых условиях. Гибкие производственные системы адаптируются и подстраиваются под изменяющиеся обстоятельства, внося поправки в рабочие операции. FMS могут повлиять на скорость сборки. 

Автоматизированные системы максимально правильно используют ресурсы и распределяют задачи в процессе производства. Комплексы в момент поломки оборудования перестраивают свою работу, благодаря чему заводы избегают простоев во время починки вышедших из строя механизмов. Вместе с повышением эффективности ГПС требуют от предприятия больших затрат: на интеграцию системы, закупку оборудования и содержание высококвалифицированных кадров.

Компьютерная интеграция CIM

В рамках компьютеризации в компании создается общая информационная модель, объединяющая все подразделения и налаживающая их взаимодействие. Система компьютерного интегрирования использует общую базу данных, на основе которой создаются блоки ПО, способные обмениваться сведениями между собой. Компьютерное обеспечение позволяет автоматизировать процедуры менеджмента и помогает в принятии управленческих решений. 

Компьютерно-интегрированные системы включают в себя программные модули, отвечающие за контроль процессов, планирование, управление логистикой и качеством. Они опираются на единую базу данных, объединяя все этапы производственного цикла.

Функциональность CIM: 

1. Проектирование и планирование выпуска
2. Управление логистикой
3. Финансовый контроль
4. Мониторинг производственных участков
5. Контроль качества
6. Формирование системы продаж

Компьютерное интегрирование напрямую влияет на все этапы создания продукта, то есть задействовано в каждом производственном процессе. Набор инструментов CIM дополняется, подстраиваясь под конкретный сегмент промышленности.

Отрасли промышленности, внедряющие АТПП

Рынок систем автоматизации охватывает почти все сферы современного промышленного производства. В 2023 году лидерами по оптимизации техпроцессов стали нефтегазовая, энергетическая отрасли и ВПК. Последняя показывает стремительный рост в течение последних двух лет. Эксперты прогнозируют рост АСУ в сегментах связанных с медтехникой, логистикой и химическим производством, так как цифровизация экономит финансы при работе с дорогостоящим сырьем. 

Автоматизация производства не исключает человеческий ручной и интеллектуальный труд, она лишь упрощает работу персонала и избавляет от рутинных действий.  

Пошаговое внедрение АТПП

Преобразование инфраструктуры начинается с анализа текущего состояния бизнеса и определения желаемого результата. На основе этих показателей выявляются производственные процессы, которые нуждаются в перестройке. После этого специалисты по технологической трансформации определяют способы их оптимизации.

ERP-система для вашего бизнеса: как подготовиться и успешно внедрить 1C:ERP

Читать подробнее

Шаги по автоматизации производства

I этап – Определение целей

Первоначально компания определяет результат, которого планирует достичь в ходе переоснащения. Среди целей могут быть: снижение расходов на сырье, повышение экологичности, увеличение объемов выпуска, сокращение затрат на персонал и другое.

II этап – Стратегия

Исходя из задач автоматизации определяются участки, которые требуют трансформации. Специалисты проводят анализ актуального технического состояния, выявляют точки роста и ограничения оснащения в настоящий момент. Для этот используют важный инструмент Value Stream Mapping (VSM) и AS-IS/TO-BE моделирование, которые применяются на этом этапе для оценки и оптимизации потоков. На основе информации выстраивается долгосрочная стратегия перехода к обновленной модели.

III этап – Подбор установок и оборудования

Значительную часть сметы составляет закупка технологического оборудования. Современные разработки в сфере программного обеспечения, робототехники, электроники расширяют выбор инструментов управления предприятием. При выборе оборудования важно рассчитать время окупаемости вложений, включая затраты на обслуживание, обучение, интеграцию, обновление.

IV этап – Проектирование

В рамках стратегического планирования составляют проектную документацию, в которой фиксируются схемы установки средств АТПП, их параметры и функционал; списки ответственных лиц и порядок действий в ситуациях форс-мажора. Специалисты формируют руководство пользования обновленными решениями. Обязателен этап архитектурного проектирования IT-системы, включая:

• описание бизнес-процессов (BPMN)

• модели данных (ER-диаграммы)

• сценарии работы пользователей (Use Case)

V этап – Выбор подрядчика

Установка и настройка технических средств должна производиться подрядчиками с соответствующими опытом и квалификацией. Подрядчик должен предоставлять гарантию и сопровождение, а также следовать стандартам разработки ПО. В завершении исполнители инструктируют персонал об использовании новых решений и технике безопасности. На этом этапе проводятся тестовые испытания для выявления недочетов и внесения корректировок в программу.

Аутсорсинг VS Аутстаффинг в заказной разработке

Читать подробнее

Для поддержания работы комплекса IT-специалисты устанавливают программы защиты и проверяют их эффективность. Выбранный сервисный подрядчик регулярно проводит плановое обслуживание участков и устройств АТПП.

С чего начать автоматизацию производства

• Определить способ реализации: аутсорс или создание собственного штата
• Сформировать отдел или обратиться в компанию
• Определить цели и задачи автоматизации
• Составить стратегический план с долгосрочными и оперативными задачами
• Выбрать подрядчиков и поставщиков оборудования
• Согласовать итоговую смету
• Запустить процесс переоснащения

Для проведения АСУ владельцы бизнеса нанимают квалифицированных специалистов, способных комплексно подойти к созданию новых решений. Процесс автоматизации требует времени и опытных кадров, поэтому организации доступен выбор: сформировать отдел внутри компании или вывести задачу на аутсорс. 

Чаще менеджмент отдает предпочтение второму варианту, так как узконаправленные IT-компании уже обладают штатом опытных программистов и инженеров высокой квалификации, которые специализируются в области АТПП. Знание специфики внедряемых IT-систем делает автоматизацию производства менее затратной с точки зрения финансов и времени. 

IT-компании предлагают как кастомные решения, так и бесшовную интеграцию с другими программами. В итоге готовые платформы отвечают задачам и бизнес-процессам конкретного предприятия. Компании-разработчики предлагают услугу выделения в штат заказчика IT-команды, которая разработает и организует процесс, предварительно согласовав его с руководством.

Дорожная карта внедрения 1С:ERP: основные этапы разработки

Читать подробнее

Для выбора подходящего решения лучше обратиться к технологическому партнеру напрямую и получить консультацию о возможных схемах сотрудничества. 

Если у вас есть необходимость автоматизировать производство, обращайтесь по телефону 8-800-200-99-24, напишите на почту request@simbirsoft.com или в telegram. Разберемся в задачах, предложим оптимальное решение.