Automatyzacja i robotyzacja

Automatyzacja i robotyzacja procesów to dwie różne dziedziny, które czasem traktowane są jako równoważne pojęcia. Celem ich wdrożenia jest usprawnienie działalności przedsiębiorstwa poprzez odejście od wykonywania pracy bezpośrednio przez człowieka na rzecz wykorzystania maszyn i urządzeń. Zarówno automatyzacja, jak i robotyzacja mogą dotyczyć procesów technologicznych lub procesów biznesowych.

Z punktu widzenia produkcji, automatyzacja (ang. automation) to proces polegający na częściowym bądź całkowitym ograniczeniu ludzkiej pracy (zarówno fizycznej, jak i umysłowej) poprzez użycie maszyn i urządzeń, które wykonują powtarzające się czynności w sposób automatyczny – np. kasy samoobsługowe w sklepie. Jest kolejnym etapem rozwoju przemysłu po mechanizacji – w przypadku automatyzacji bezpośrednia praca człowieka nie jest konieczna celem wytworzenia ostatecznego produktu (tzw. urządzenia samoczynne).

Termin ten zaczęto używać w fabryce samochodów Forda w latach 40. i 50. XX wieku. Do powszechnego użycia wprowadził go John Diebold tytułując swą wydaną w 1952 roku książkę „Automation”.

Automatyzacja produkcji

Robotyzacja (ang. robotization) to wprowadzanie do procesu produkcyjnego robotów, manipulatorów i urządzeń towarzyszących (podajniki, palety, magazyny produktów) w celu wykonywania operacji procesu przy ograniczonym udziale lub całkowicie bez udziału człowieka. Powszechnie znanym przykładem może być chociażby użycie Roomby – robota odkurzającego. Robotyzacja często jest wykorzystywana do zastąpienia pracownika działającego w warunkach pracy uciążliwej lub niebezpiecznej dla człowieka.

Sam termin robot powstał na potrzeby literatury – po raz pierwszy został użyty w sztuce pt. „R.U.R.” (Rossumovi Univerzální Roboti), której autorem jest czeski pisarz Karel Čapek. Termin ten pochodzi od słowa robota.

Robotyzacja produkcji

Od pewnego czasu można również zaobserwować postępującą automatyzację i robotyzację procesów biznesowych, jednak są to inne działania niż w przypadku produkcji. Więcej informacji można znaleźć np. w artykule „Do czego w firmie można wykorzystać RPA?”

Chociaż obie kategorie są klasyfikowane jako Przemysł 3.0, to nie można o nich zapomnieć w trakcie transformacji przedsiębiorstw produkcyjnych.

Podstawowe elementy

Głównymi elementami systemu automatyki są:

  • układ zasilania,
  • sterowanie i napędy,
  • system bezpieczeństwa,
  • sterowniki programowalne lub komputery przemysłowe,
  • układy wejścia – wyjścia (input – output, IO),
  • systemy komunikacyjne,
  • interfejs człowiek – maszyna (HMI).

Elementy systemów zrobotyzowanych są to zaś:

  • robot,
  • kontroler,
  • systemy bezpieczeństwa/safety (jeżeli są wymagane).

Coraz częściej robotyzacja opiera się na dodawaniu dodatkowych elementów, m.in.:

  • osi, torów i kół jezdnych,
  • systemów wizyjnych 3D,
  • chwytaków,
  • oprzyrządowania i magazynów oprzyrządowania,
  • cobotów,
  • bezpiecznych efektorów,
  • laserowych systemów naprowadzania i bezpieczeństwa,
  • inteligentnego monitoringu,
  • mikrorobotów.

Coraz powszechniejsze staje się także stosowanie dodatkowych rozwiązań np.:

które warunkują konieczność wdrożenia zasad i rozwiązań cyberbezpieczeństwa.

Mechanizm działania

Na całym świecie producenci przemysłowi włączają inicjatywy dotyczące inteligentnych fabryk do swoich zaplanowanych celów i zadań. W nowym podejściu automatyzacja i robotyzacja zostały zaadaptowane jako komponenty systemów cyberfizycznych, które integrują czujniki, obliczenia, kontrolę i sieci w obiektach fizycznych oraz infrastrukturze, łącząc je z Internetem i między sobą, tworząc rozwiązania Przemysłu 4.0. Więcej informacji np. w artykule „Pełne rozumienie terminu „automatyzacja i robotyzacja” kluczem do udanej robotyzacji”.

Jednym z celów Przemysłu 4.0 jest dążenie do zbudowania inteligentnej fabryki, która będzie wykorzystywać podłączone do chmury urządzenia Internetu Rzeczy (IoT) do monitorowania wszystkiego, co dzieje się w zakładzie – od procesów maszynowych po poziomy zapasów. W fabryce urządzenia IoT łączą maszyny i systemy cyberfizyczne, umożliwiając monitorowanie, kontrolę oraz przesyłanie danych w czasie rzeczywistym.

Schemat systemów cyberfizycznych

Powiązanie z innymi technologiami

Ewolucja robotyki, automatyki i Internetu rzeczy (IoT) rozwija koncepcję Przemysłu 4.0, która zapowiada erę inteligentnych systemów oraz cyfrowej integracji systemów produkcyjnych i zarządzania.

Obecnie produkcja jest opisywana przy pomocy modelu tzw. piramidy automatyzacji. W modelu tym procesy i aplikacje złożonych systemów produkcyjnych są pogrupowane w hierarchiczne warstwy.

Nowe aplikacje IIoT (np. bezpieczny zdalny dostęp do zdalnej konserwacji) i przemysłowe zastosowania Big Data (np. ciągła optymalizacja procesów i konserwacji predykcyjnej), powszechnie opierają się jednak na danych pobieranych z poziomu urządzeń, dlatego nie mogą być opisywane za pomocą ścisłego modelu piramidy. Zamiast tego wymagają one nowego modelu – tzw. filaru automatyzacji.

Automatyzacja i robotyzacja w Przemyśle 4.0

Znaczenie dla gospodarki

Wdrażanie procesów automatyzacji i robotyzacji jest obecnie niezbędne, z powodu m.in.: niedoboru pracowników, konieczności utrzymania stałego poziomu jakości oraz produkcji w krótkich niepowtarzalnych seriach. Główną zaletą automatyzacji i robotyzacji jest możliwość pracy 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu. Dzięki temu zwiększa się wydajność produkcji bez ponoszenia dodatkowych kosztów pracy oraz nadmiernego obciążania pracowników.

Dodatkowe zalety wdrożenia automatyzacji i robotyzacji to:

  • niższe koszty eksploatacji,
  • poprawa bezpieczeństwa pracowników,
  • skrócenie czasu realizacji zamówień,
  • szybszy zwrot z inwestycji,
  • zwiększenie konkurencyjności oraz wydajności produkcji,
  • mniejszy ślad środowiskowy,
  • lepsze planowanie,
  • mniejsze zapotrzebowanie na outsourcing,
  • optymalne wykorzystanie powierzchni,
  • łatwa integracja,
  • maksymalne wykorzystanie siły roboczej,
  • zwiększenie wszechstronności oraz elastyczności systemu produkcyjnego.

Patrz również: