В статье исследованы актуальные вопросы промышленной автоматизации в России, выделен ряд проблем, с которым столкнулась сегодня российская промышленность, рассмотрены векторные направления касательно устранения преград на пути к автоматизации производства, предложен некий алгоритм внедрения автоматизации на отечественных промышленных предприятиях.
Ключевые слова: автоматизация, производство, промышленные роботы, новейшие технологии
В современных условиях непрерывного роста влияния экономических показателей и показателей конкуренции на параметры производства, важную роль играют полученный значительный экономический эффект от автоматизации производства. В конечном итоге технические, технологические, организационные и социальные преимущества использования в производстве промышленных роботов должны материализоваться в повышении показателей экономической эффективности.
В условиях автоматизированного производства актуальной задачей является комплекс мероприятий по разработке прогрессивных технологических процессов и созданию на их основе новых высокопроизводительных машин. Автоматизация повсеместно считается главным, наиболее перспективным направлением в развитии промышленного производства. Благодаря освобождению человека от непосредственного участия в производственных процессах, а также высокой концентрации основных операций, значительно улучшаются условия труда и экономические показатели производства. Автоматизация промышленных производств даёт наибольший эффект в производствах с массовым выпуском продукции и сравнительно трудоёмким технологическим процессом.
Тем не менее, несмотря на безусловную прогрессивность автоматизации в мире и повышенное внимание к ней, внедрение новейших средств автоматизации на российских предприятиях происходит несколько замедленными темпами.
Вопросам разработки автоматизированных систем управления в промышленности посвящён ряд научных работ и публикаций. Вместе с тем, в проводимых работах недостаточно рассмотрены возможности интеллектуализации управления и исследования технических процессов, а также возможности гибкой взаимосвязи параллельных технологических процессов в комплексе общего управления выпуском продукции с учётом формализованных знаний экспертов.
Цель данной работы состоит в изучении и анализе проблемных вопросов в области промышленной автоматизации на современном этапе, а также предложение их решения.
Необходимость и эффективность промышленной автоматизации определяются потребностями управления производством, что даёт возможность достичь высоких технико-экономических показателей за счёт уменьшения потерь конечного продукта, расходов сырья, топлива, энергии. Эффективные автоматические и автоматизированные системы управления различного уровня дают возможность не только обеспечивать поддержку отдельных технологических параметров на заданном уровне, но и осуществлять оперативное управление с определением оптимальных технологических режимов работы как отдельных объектов, так и технологических комплексов.
Российская промышленность находится не в лучшем состоянии: она требует глубокой модернизации, и другого пути нет. При этом должное внимание должно уделяться автоматизации и, в частности, использованию промышленных роботов, которое не только повышает уровень автоматизации поточного производства, но и позволяет более эффективно использовать технологическое оборудование и на этой основе значительно увеличить производительность труда. Применение роботов также решает проблему обеспечения кадрами на тяжёлых и вредных операциях. Типичные области применения промышленных роботов включают в себя сварку, окраску, глажку, монтаж, подъём и перемещение деталей, паллетизацию, контроль продукции, а также тестирование — все эти операции осуществляются с высокой выносливостью, скоростью и точностью.
Промышленная автоматизация в России претерпевает некоторые затруднения в связи с тем, что коллективы предприятий воспринимают автоматизацию несколько враждебно и настороженно, не рассматривая её как как необходимый и достаточный инструмент производственного цикла, ведь автоматизация производства неизбежно ведёт к сокращению персонала, занятого на производстве; нет чёткого понимания конечной цели автоматизации производства [4, с. 38]. Часто причина торможения внедрения новейших технологий на предприятии кроется в полном или частичном отсутствии компетентных специалистов в области автоматизации.
Представляется также, что проблемой медленного развития процесса автоматизации в нашей стране является несоответствие затрат сил и средств с одной стороны и реальной отдачи с другой, что вызвано просчётами, которые допускаются на этапе такого производства.
Экономический эффект, который достигается от условного освобождения рабочих вследствие замены их промышленными роботами, проявляется в повышении производительности труда, улучшении использования основного технического оборудования, увеличении его сменности и загрузки, а соответственно, в росте годового фонда работы оборудования. Кроме того, сокращение производственных потерь от брака и неравномерности ритма работы в течение смены при ручном обслуживании оборудования или ручном составлении продукции ведёт к росту почасовой и переменной производительности на роботизированном производстве без увеличения площадей и капитальных затрат на дополнительное оборудование.
Во всём мире наблюдается интенсивное развитие робототехники. Созданы и создаются всё новые высокоэффективные конструкции роботов, промышленные контроллеры для массового применения, количество которых неуклонно растёт. История развития промышленных роботов, начиная от первых Unimate и Versatran, насчитывает уже более пятидесяти лет. За это время они доказали свою полезность, целесообразность и эффективность, о чём прямо говорит их непрерывное использование и постоянное совершенствование. Кроме автомобилестроения — первой и уже традиционной отрасли своего использования, промышленные работы заняли и расширяют всё шире свои ниши и во многих других отраслях. Развитие робототехники обусловлено достижениями в микроэлектронике, сенсорной технике, силовой электронике, приводной технике, особенно электроприводах, микропроцессорной технике. Постоянное развитие промышленности, прежде всего в перечисленных отраслях, привело к достаточному объёму количественных изменений, которые превращаются на наших глазах в новое качество, что позволило говорить о четвёртой промышленной революции — Industry 4.0. При этом, в новом современном производстве промышленные роботы занимают господствующую роль.
Автоматизация производства даёт возможность быстрой перенастройки производства для выполнения технологических функций с определённой производительностью обработки на основе максимального использования вычислительной техники и электроники. В то время, когда существует множество современных компьютерных и информационных технологий, следует использовать их для автоматизации производственных процессов. Это будет способствовать быстрому нахождению оптимальных технологических решений при значительном снижении ресурсоёмкости на производстве. Поскольку компьютерные технологии развиваются быстрыми темпами и ничто не мешает их применению вместе с технологическим оборудованием, участие человека в производственных процессах будет сведено к минимуму [1, с. 3]. Предприятия недалёкого будущего — это полностью автоматизированные цеха с гибкой организацией производства, обслуживаемого группами роботов с единым центром управления.
Для успешной работы производства нужно внедрять стратегический план автоматизации производственных процессов на российских предприятиях.
Сначала следует провести исследование с целью выяснить, что требует замены, какое оборудование нужно внедрить, каким образом можно увеличить производительность предприятия. Необходимо составить схему автоматизации, разработать программы, которые будут призваны помочь реализовать алгоритмы управления для каждой конкретной единицы оборудования.
Сегодня существует множество систем для автоматизации производственных процессов. Выбирая систему для предприятия важно выбрать класс системы, например, ERP-системы могут быть установлены на промышленных предприятиях; производителя системы; специалиста по внедрению системы (разработчик или консультант). Преимуществом является сотрудничество с разработчиком, которое заключается в учёте специфических бизнес-процессов и их «воспроизведение» в автоматизированных системах управления для производства.
К основным компьютерным технологиям автоматизации производственных процессов относятся системы САРР (Computer Aided Process Planning — планирование технологических процессов с использованием компьютерных программ или автоматизированная технологическая подготовка), предназначенная для построения последовательности технологических операций и оформления технологической документации в виде операционных и маршрутных карт [3, с. 22]; системы CAD (Computer Aided Design — конструирование с использованием компьютерных программ), которые содержат модули моделирования трёхмерной сварной конструкции (детали), оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т. д.); ERP-система, задача которой состоит в идентификации и планировании всех ресурсов производства, необходимых для продажи, производства, закупок, учёта в процессе выполнения клиентских заказов [2, с. 15].
По завершению необходимо решить вопрос поставок необходимого оборудования, обеспечить проведение его пусконаладки по заранее и строго определённым приоритетам.
Решая вопрос об автоматизации производства, целесообразно уяснить, что внедрение средств автоматизации преследует цель качественно улучшить производственный процесс: промышленные роботы не просто должны заменить человека или имитировать его действия, но и выполнять производственные функции быстрее и качественней. Также необходимо рассмотреть на предмет тщательной проработки все важнейшие компоненты производственного процесса — технологии, объекты производства, вспомогательное оборудование, системы управления и обслуживания. И промышленные роботы, и автоматизированные системы управления следует внедрять с учётом прогресса технологии и конструкции и в комплексе приспосабливаться к требованиям производства.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что одной из основных проблем в современной промышленности является повышение эффективности производства. Эта проблема может быть решена на основе создания и внедрения прогрессивной технологии и высокоэффективной техники, новых машин и аппаратов, а также совершенствования существующих. На современном уровне развития технологии и техники ставится задача максимальной оптимизации и производительности процессов, решение которой должно обеспечить максимальный технологический эффект при минимальных затратах. Этого можно достичь используя современные системы автоматизации производственных процессов, в частности: система САРР, система CAD, система ERP и другие. Использование данных систем для автоматизации производственных процессов позволит работать с повышенной эффективностью и результативностью.
Россия может и должна вернуть себе статус мирового промышленного государства, для этого необходимо обладать перспективными направлениями и технологиями. Специфика создания любой новой продукции состоит в том, что проектируется только то, что можно изготовить. Новейшее оборудование является основой для создания новейших технологий. Отказ от планомерного промышленного регулирования, прямого «взращивания» инновационных проектов приводит к отказу и от современных промышленных производств: судо- и авиастроения, космической сферы, скоростного железнодорожного транспорта, современных систем вооружений.
Литература:
- Исаев В. Б. Эффективность АСУТП // Автоматизация в промышленности. — № 3, 2016. С. 35–37.
- Конюх В. Л. Проектирование автоматизированных систем / В. Л. Конюх // Методические указания к лабораторному практикуму и выполнению курсовой работы. — Новосибирск: НГТУ. 2008. — 39 с.
- Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. Учеб. для вузов. — М: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — 360 с.
- Тетерятников К., Козенкова Т. Проблемы реиндустриализации в России и возможные пути их решения // Финансовая жизнь. — № 2, 2014. — С. 35–42.
- Шестаков Н. В., Мишин С. П. Повышение эффективности промышленных предприятий России за счёт передовых решений в автоматизации // Автоматизация в промышленности. — № 3, 2016. С. 3–5.
