Przejdź do treści

Automatyzacja i robotyzacja


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”.

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.

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.

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: