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.
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.:
- inteligentnych czujników,
- AR (ang. Augmented Reality),
- VR (ang. Virtual Reality),
- IoT (ang. Internet of Things),
- IIoT (ang. Industrial Internet of Things).
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:
- Tag „Automatyzacja” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
- Tag „Roboty” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
- „Ulga na robotyzację” w Nawigatorze Finansowym Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
- Tag „IIoT” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
- Tag „Cyberbezpieczeństwo” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
- Opracowanie „Predictive Maintenance: podejście umożliwiające optymalną eksploatację obiektów technicznych”