Branża produkcji przechodzi znaczącą transformację, powodowaną głównie przez szybkie wdrażanie automatyki przemysłowej. Od tradycyjnych linii montażowych, aż po fabryki o wysokim stopniu połączenia i wykorzystania danych, automatyka rewolucjonizuje sposób produkcji wyrobów.

O przyspieszeniu wdrażania automatyki w produkcji decyduje szereg czynników. Są to między innymi:

• Wyższa wydajność i produktywność: Automatyka pozwala znacznie obniżyć koszty pracy, zwiększyć szybkość produkcji oraz minimalizować przestoje;
• Poprawa jakości i powtarzalności: Systemy zautomatyzowane są w stanie dostarczać produkty o powtarzalnej jakości, redukując wady i potrzebę ponownej obróbki;
• Zwiększona elastyczność: Nowoczesne technologie automatyki pozwalają producentom na szybką adaptację do zmieniających się potrzeb runku i modyfikowanie produktów;
• Podejmowanie decyzji na podstawie danych: Automatyka generuje ogromne ilości danych, które można analizować w celu optymalizacji procesów, poprawy wydajności oraz identyfikowania ewentualnych problemów;
• Niedobory siły roboczej: Dostępność wykwalifikowanej siły roboczej jest w wielu regionach ograniczona. Automatyka jest rozwiązaniem tego problemu.

Nowe technologie kształtujące przyszłość

Robotyka, sztuczna inteligencja, Internet rzeczy oraz rzeczywistość rozszerzona tworzą nową erę w produkcji.

Robotyka

Zaawansowane systemy robotyczne są w stanie wykonywać coraz bardziej skomplikowane zadania z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej. Roboty współpracujące (koboty), autonomiczne roboty mobilne (AMR) i pojazdy kierowane automatycznie (AGV) będą coraz bardziej popularne. Autonomiczne roboty mobilne (AMR) mogą pracować w ciasnych przestrzeniach, gdzie trujące substancje chemiczne i maszyny ciężkie mogą stanowić zagrożenie dla ludzi. Dzięki wykorzystaniu czujników, widzenia maszynowego i sztucznej inteligencji, autonomiczne roboty mobilne precyzyjnie poruszają się po otoczeniu, całkowicie niezależnie od człowieka. Pojazdy kierowane automatycznie (AGV) stanowią znakomite rozwiązanie w transporcie bliskim materiałów w magazynach i centrach dystrybucji. Poruszają się one po wstępnie zaprogramowanych w oprogramowaniu trasach i wykorzystują takie czujniki jak LiDAR. Pojazdy kierowane automatycznie zostały zaprojektowane do takich zadań jak przenoszenie palet i usuwanie odpadów.

Koboty są znane już od jakiegoś czasu. Są to roboty zaprojektowane do pracy w pobliżu człowieka. Wykonują one żmudne, a nawet niebezpieczne zadania, uwalniając ludzi do pracy przy bardziej skomplikowanych zadaniach. Koboty zawierają liczne czujniki, które wykrywają obecność ludzi i przeszkód. Dzięki zastosowaniu skanerów laserowych, koboty zmniejszają prędkość w określonych strefach, aby zapewnić bezpieczeństwo pracowników.

Sztuczna inteligencja (AI)

Sztuczna inteligencja zawojowała cały świat i jest używana do optymalizacji procesów produkcyjnych, przewidywania awarii sprzętu oraz ulepszenia kontroli jakości. Sztuczna inteligencja jest wykorzystywana do programowania sterowników PLC i robotyki, tworzenia dokładnych prognoz usprawniających planowanie produkcji i w wielu innych celach.

W ciągu ostatnich kilku lat byliśmy świadkami popularyzacji technologii cyfrowych bliźniaków w wielu obiektach fabrycznych. Cyfrowe bliźniaki dają producentom możliwość dokładnego zwizualizowania całej przestrzeni produkcyjnej w symulowanym środowisku. Dzięki temu producenci mogą sprawdzić, w jaki sposób zmiany w programowaniu wpłyną na produkcję w realnym świecie, skracając czas cykli projektowania i prób, a także poprawiając rezultaty. Dodanie sztucznej inteligencji zwiększa dokładność i realistyczność cyfrowych bliźniaków dzięki użyciu wizji komputerowej, uczenia maszynowego i uczenia głębokiego do analizy danych pochodzących z czujników, kamer i innych źródeł.

Sztuczna inteligencja może również generować realistyczne modele 3D obiektów fizycznych i środowiska z wykorzystaniem generatywnych sieci przeciwstawnych (GAN) i innych technik. Sztuczna inteligencja pozwala uruchamiać symulacje i różne scenariusze w cyfrowych bliźniakach w celu optymalizacji działania, wydajności i zrównoważonego rozwoju. Dzięki sztucznej inteligencji, cyfrowe bliźniaki mogą uczyć się na podstawie własnych doświadczeń, adaptować się do zmiennych warunków, a także dostarczać analizy i zalecenia w oparciu o dane i rezultaty symulacji.

Internet rzeczy (IoT)

Połączone urządzenia pozwalają na monitorowanie procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym, ułatwiają konserwację predykcyjną i poprawiają ogólną wydajność. Rozpowszechnienie Internetu rzeczy doprowadziło również do pojawienia się wysoce innowacyjnych technologii czujników na rynku. IoT nadal stymuluje rozwój technologii czujników i łączności, co ma skutek w postaci bogatszych w funkcje produktów końcowych.

Konserwacja predykcyjna istnieje od dawna, jednak w ostatnich latach nastąpił ogromny wzrost potrzeby gromadzenia danych z każdego aspektu przemysłowego procesu produkcyjnego. Każdy etap na drodze wytworzonego produktu podlega analizie. Czujniki monitorują drgania, temperaturę, hałas, wilgotność i wiele innych parametrów, aby zmniejszyć straty, zapewniając najwyższą wydajność linii.

Systemy monitorowania stanu zgłaszają, kiedy cykl życia łożyska lub silnika dobiega końca. Dawno minęły czasy, kiedy technikowi zlecano wykonanie rutynowej, zaplanowanej konserwacji silnika tylko dlatego, że nakazuje to kalendarz. Dzięki możliwości monitorowania każdego aspektu pracy takiego silnika, wiemy teraz dokładnie, kiedy ulegnie awarii i kiedy powinniśmy z wyprzedzeniem zlecić jego wymianę. Oznacza to mniej sytuacji wiążących się z przestojem lub zmniejszeniem produkcji na linii, a w rezultacie minimalizację strat w wydajności zakładu.

Rzeczywistość rozszerzona (AR)

Rzeczywistość rozszerzona to jedna z najszybciej rozwijających się technologii. Zapewnia ona pracownikom informacje oraz instrukcje w czasie rzeczywistym, poprawiając produktywność i redukując błędy. W ubiegłym roku uczestniczyłem w targach, gdzie obserwowałem elektryka, który wykorzystywał rzeczywistość rozszerzoną do zdiagnozowania i usunięcia problemu w szafie. Rzeczywistość rozszerzona przedstawiła elektrykowi krok po kroku całą procedurę i umożliwiła ponowne uruchomienie szafy w krótkim czasie. Technologie immersyjne, takie jak rzeczywistość wirtualna (VR) można wykorzystywać na inne sposoby, na przykład do śledzenia umiejętności pracowników w dziedzinach konserwacji i działania fabryki. Pozwala to skrócić czas uzyskania kompetencji, a także przekazywać umiejętności wysokiego poziomu, wiedzę o fabryce, jak również zwiększać świadomość sytuacyjną.

Stosowanie nowych technologii: przykłady praktyczne

W nowym sezonie naszej serii filmów wideo Factory Tomorrow, firma DigiKey nawiązała współpracę ze światowej klasy producentami, takimi jak Siemens i Banner Engineering, aby przeanalizować produkty oraz technologie, które kształtują współczesne fabryki i ich przyszłość.

Odwiedziliśmy firmę Siemens w akceleratorze LIFT Technologies w Detroit (Michigan), gdzie mogliśmy na własne oczy zobaczyć zastosowanie technologii cyfrowego bliźniaka do udoskonalenia procesu produkcyjnego. Dzięki symulacji i analizie w czasie rzeczywistym mogliśmy się przekonać, w jaki sposób transformacja cyfrowa procesów produkcyjnych pozwala producentom osiągać wyższe wydajności i zwiększać produkcję, redukując jednocześnie błędy i odpady.
Następnie odwiedziliśmy siedzibę główną Banner Engineering w Minneapolis (Minnesota), gdzie dowiedzieliśmy się więcej na temat rozwoju przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) i roli, jaką odgrywa w komunikacji na terenie fabryk. W firmie Banner Engineering mogliśmy zobaczyć, w jaki sposób komunikacja maszyna-maszyna poprawia ogólną wydajność i zwiększa okres eksploatacji aktywów mechanicznych, chroniąc inwestycje producenta. Banner Engineering stale tworzy gotowe do natychmiastowego użycia rozwiązania i projekty, których wdrożenie przez klientów jest łatwiejsze niż kiedykolwiek wcześniej.

Rozwój automatyki przemysłowej

Nasze eksploracje technologii kształtujących zautomatyzowane fabryki jutra jasno wskazują, że zmiany w dziedzinie produkcji mają charakter trzęsienia ziemi. Automatyka przemysłowa wspomagana postępem w robotyce, sztucznej inteligencji, Internecie rzeczy oraz rzeczywistości rozszerzonej zmieni sposób produkcji wyrobów. Wprawdzie istnieją wyzwania, takie jak początkowe inwestycje i zmianowy system pracy, jednak korzyści długoterminowe, takie jak wyższa wydajność, lepsza jakość i większa elastyczność sprawiają, że automatyka przemysłowa jest atrakcyjną opcją dla producentów, którzy chcą zachować konkurencyjność na rynku globalnym.

Nasze partnerstwo z firmami Siemens i Banner Engineering udowadnia, że przyszłość produkcji leży w konwergencji technologii oraz innowacji. Cyfrowe bliźniaki oraz przemysłowy Internet rzeczy (IIoT) przekształcają hale fabryczne, pozwalają producentom optymalizować procesy, obniżają koszty i podnoszą jakość produktów. Dzięki zastosowaniu tych technologii firmy mogą wykorzystać nowe możliwości, poprawić wyniki finansowe i zapewnić zrównoważony rozwój w erze automatyzacji fabryk.

Zdjęcia: DigiKey