Automatyzacja procesu produkcji polega na wdrażaniu systemów i technologii, które wykonują zadania produkcyjne z minimalnym udziałem człowieka. To maszyny i programy komputerowe przejmują wykonywanie powtarzalnych zadań od ludzi, działając precyzyjnie według ustalonych reguł. Automatyzacja znajduje zastosowanie nie tylko na hali fabrycznej, ale też w biurze – automatyzacja procesów biznesowych (BPA) i automatyzacja procesów administracyjnych usprawnia działania firmy poza produkcją, np. cyfrowy obieg dokumentów, księgowość.
Na czym polega współczesna automatyzacja i robotyzacja?
Przykładem biurowej automatyzacji jest Robotic Process Automation (RPA), czyli tzw. zrobotyzowana automatyzacja procesów, polegająca na wykorzystaniu robotów programowych (botów) do powtarzalnych operacji w systemach informatycznych.
Natomiast w przemyśle można spotkać robotyzację procesów produkcyjnych, czyli zastosowanie robotów przemysłowych do fizycznych zadań na linii produkcyjnej. Robotyzacja jest częścią automatyzacji i, podobnie jak ona, ma na celu:
- optymalizację procesów pracy,
- zwiększenie precyzji,
- redukcję kosztów.
Dzisiejsza automatyzacja produkcji jest znacznie bardziej zaawansowana niż tradycyjne systemy automatyzacji sprzed lat. Nowoczesne procesy produkcyjne są wspierane przez sieci czujników, roboty współpracujące i inteligentne oprogramowanie analityczne. Zaawansowane technologie automatyzacji, m.in. systemy wizyjne czy sztuczna inteligencja, potrafią adaptować się do zmiennych warunków i samodzielnie usprawniać działanie linii, w odróżnieniu od dawnych, sztywno zaprogramowanych maszyn.
Już teraz dzięki nowym technologiom możliwa jest automatyzacja coraz bardziej złożonych procesów, które kiedyś wymagały intensywnej pracy człowieka. W nowoczesnym zakładzie produkcyjnym coraz więcej operacji jest zautomatyzowanych, a systemy automatyzacji umożliwiają pracę maszyn w trybie ciągłym przy minimalnym udziale ludzi. Oznacza to, że praca maszyn może odbywać się 24 godziny na dobę bez przerw, podczas gdy rola człowieka przesuwa się w kierunku nadzoru i doskonalenia procesów.
Zautomatyzowane systemy produkcyjne – rodzaje i poziomy automatyzacji produkcji
Istnieją różne systemy automatyzacji dostosowane do specyfiki branż i zadań. Można wyróżnić automatyzację częściową i pełną (różne poziomy automatyzacji). Częściowa automatyzacja obejmuje tylko wybrane etapy procesu, podczas gdy inne operacje nadal wykonują ludzie. Pełna automatyzacja oznacza procesy zautomatyzowane end-to-end, gdzie maszyny wykonują całość pracy, a operatorzy jedynie monitorują system.
Bardziej formalnie, dzieli się automatyzację na dwa główne rodzaje:
- Automatyzacja lekka (cyfrowa) – dotyczy procesów biurowych i cyfrowych, np. gromadzenie danych, realizacja zamówień elektronicznych. Jest to odpowiednik BPA/RPA, gdzie działania odbywają się w systemach informatycznych.
- Automatyzacja przemysłowa (fizyczna) – obejmuje operacje na hali produkcyjnej, m.in. wytwarzanie, montaż, pakowanie, wykorzystując roboty, linie produkcyjne i sterowniki maszyn.
Można wyróżnić szereg podkategorii automatyzacji dostosowanych do konkretnych potrzeb fabryk. Przykładowo, automatyzacja linii produkcyjnych oznacza wykorzystanie maszyn i robotów do wykonywania powtarzalnych czynności na taśmie produkcyjnej.
Istnieją też zautomatyzowane systemy kontroli jakości, które automatycznie wykrywają wady produktów, oraz stanowiska z pełną robotyzacją, np. roboty spawalnicze czy pakujące produkty. Automatyzować można również procesy pomocnicze takie jak zarządzanie magazynem czy transport wewnętrzny w fabryce. Co więcej, całe ciągi technologiczne mogą być zintegrowane w zautomatyzowane systemy produkcyjne, gdzie od surowca po gotowy wyrób większość zadań realizuje skoordynowany układ maszyn. Nowoczesne elastyczne systemy produkcyjne potrafią ponadto szybko dostosować się do zmiany asortymentu – elastyczna automatyzacja umożliwia przełączanie linii na inny produkt czy wariant bez długich przestojów.
Jak widać, zalety automatyzacji produkcji obejmują szereg działań, dzięki którym robotyzacja procesów produkcyjnych usprawnia funkcjonowanie w miejscu pracy.
Przygotowanie firmy do automatyzacji, czyli na czym polega wdrażanie automatyzacji w przedsiębiorstwie?
Wdrożenie automatyzacji wymaga starannego planowania i dostosowania do specyfiki firmy. Powołuje się do tego dedykowany dział projektów automatyzacji, który analizuje, gdzie automatyzacja przyniesie największe korzyści i jak ją zaimplementować. Automatyzacja procesów w firmie przebiega etapami:
- Analiza procesów produkcyjnych zakładu – ocena obecnych procesów produkcyjnych zakładu, identyfikacja wąskich gardeł i powtarzalnych czynności, które można zautomatyzować.
- Wybór odpowiednich systemów automatyzacji – dobór technologii i urządzeń, tj. roboty, maszyny, czujniki, oprogramowanie, które najlepiej pasują do zidentyfikowanych potrzeb, tzn. jakie są odpowiednie systemy automatyzacji dla danego procesu technologicznego.
- Opracowanie strategii wdrożenia – przygotowanie planu działania z określeniem priorytetów i celów automatyzacji, np. zwiększenie wydajności o X%, poprawa jakości o Y%, redukcja kosztów o Z%.
- Szkolenie pracowników – dyrektorzy produkcji powinni zapewnić szkolenia z zagadnienia automatyzacji procesów. Dzięki temu personel będzie potrafił obsługiwać nowe technologie, maszyny i systemy. Ważne jest wsparcie automatyzacji procesów przez wykwalifikowanych operatorów i inżynierów.
- Stopniowe wdrażanie – implementacja automatyzacji krok po kroku. Systemy produkcyjne wymagają działań pilotażowych w wybranym etapie procesu produkcyjnego, a następnie rozszerzanie na kolejne obszary, aby zminimalizować ryzyko przestojów.
- Monitorowanie i optymalizacja – automatyzacja produkcji polega na bieżącym zarządzaniu procesami po automatyzacji, śledzeniu wskaźników wydajności, jakości, odchyłek; a w razie potrzeby dostosowywaniu parametrów.
- Ciągłe doskonalenie – po pełnym wdrożeniu następuje faza ciągłego usprawniania: integracja kolejnych usprawnień, aktualizacja oprogramowania oraz umożliwienie systemom automatyzacji coraz szerszego zakresu działań, np. poprzez aktualizacje AI.
Podczas wdrażania bardzo ważna jest integracja nowych rozwiązań z istniejącą infrastrukturą. Nowe systemy automatyzacji wymagają kompatybilności z obecnymi maszynami oraz z systemami IT przedsiębiorstwa. Często niezbędne jest połączenie automatyki z systemami zarządzania przedsiębiorstwem (np. system ERP do planowania zasobów czy MES do nadzoru produkcji) oraz z systemami sterowania produkcją (np. sterowniki PLC, system SCADA nadzorujący sterowanie procesami technologicznymi). Najważniejsze jest dopasowanie rozwiązań do potrzeb firmy i zapewnienie, że automatyka wspiera, a nie komplikuje pracę zakładu produkcyjnego.
Korzyści z automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych zakładu
Dobrze przeprowadzona automatyzacja i robotyzacja procesów przynosi firmie wiele korzyści. Zalety automatyzacji produkcji to przede wszystkim:
- zwiększenie wydajności systemów produkcyjnych,
- zwiększenie ogólnej efektywności procesów produkcyjnych,
- poprawa jakości produktów przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby błędów,
- obniżenie kosztów produkcji,
- bezpieczeństwo pracy.
Automatyzacja procesów w firmie sprawia, że maszyny mogą zastąpić ludzi przy niebezpiecznych operacjach, zmniejszając ryzyko wypadków. Dzięki temu firma zyskuje większą elastyczność produkcji (łatwiej dostosować moce przerobowe do popytu), lepsze wykorzystanie zasobów oraz wyższą konkurencyjność na rynku. Wdrożenie nowoczesnych rozwiązań tworzy elastyczny system produkcyjny zdolny do szybkich zmian i skalowania wraz z rozwojem biznesu.
Co więcej, dzięki automatyzacji jakość procesów i wyrobów zazwyczaj się poprawia system pracy – zautomatyzowane linie działają z dużą powtarzalnością, eliminując błędy wynikające z czynnika ludzkiego. Maszyny utrzymują stałe parametry pracy, co przekłada się na bardziej jednorodne, wysokiej jakości produkty.
Automatyzacja odciąża personel od rutynowych obowiązków. Dzięki niej maszyna wykonuje zadania produkcyjne żmudne, brudne lub monotonne, które wcześniej angażowały pracowników. Ludzie nie muszą już przez cały dzień wykonywać powtarzalnych zadań. Wyręczenie osób zatrudnionych z żmudnych i powtarzalnych czynności zwiększa komfort pracy i minimalizuje błędy wynikające z monotonii. Automatyczne systemy utrzymują też ciągłość produkcji bez przerw zmianowych, co zwiększa dzienną wydajność procesów produkcyjnych.
Poprawa procesów produkcyjnych jest widoczna również w obszarze kontroli – kontrola jakości może być w dużej mierze zautomatyzowana. Przykładowo, kamery i czujniki z sztuczną inteligencją (AI) wykonują automatyczne procesy produkcyjne polegające na inspekcji wyrobów i są w stanie wykryć nawet drobne wady niewidoczne dla ludzkiego oka. Dzięki automatyzacji jakość finalna rośnie, a odsetek braków i reklamacji spada.
Zintegrowane systemy zarządzania procesami i sterowania potrafią na bieżąco zbierać dane z maszyn (czasy cykli, przestoje, zużycie surowców itp.). Pozwala to lepiej zarządzać procesami i podejmować decyzje oparte na twardych danych. Nowoczesna automatyka dostarcza narzędzi do monitoringu i analizy – systemy zarządzania przedsiębiorstwem klasy MES/ERP mogą prezentować kierownictwu stan produkcji w czasie rzeczywistym. Dzięki temu kadra ma pełniejszą kontrolę nad operacjami, co ułatwia optymalizacja procesów i reagowanie na ewentualne odchylenia. Wdrożenie automatyzacji produkcji pozwala gromadzić i analizować dane w czasie rzeczywistym, dając lepszy wgląd w wydajność i pozwalając podejmować trafniejsze decyzje biznesowe. Korzyści automatyzacji procesów przejawiają się w niższych kosztach jednostkowych, szybszej produkcji, lepszej jakości oraz odciążeniu ludzi od najbardziej powtarzalnych zadań.
Technologia automatyzacji – wyzwania i wpływ automatyzacji na pracę ludzi
Automatyzacja procesów technologicznych niesie ze sobą pewne wyzwania i wymaga przemyślanych działań wdrożeniowych. Wdrożenie automatyzacji wiąże się z:
- Wysokie początkowe koszty produkcji – zaawansowane systemy automatyzacji wymagają inwestycji w sprzęt, oprogramowanie i integrację. Ponadto konieczne jest dostosowanie infrastruktury, np. wzmocnienie podłóg pod ciężkie maszyny, zapewnienie stabilnego zasilania, oraz stworzenie zaplecza serwisowego.
- Wdrażanie automatyzacji na poziomie organizacji pracy – przeszkolenie pracowników i wdrażanie automatyzacji wiąże się z reorganizacją stanowisk. Firmy stają przed zadaniem umożliwienia systemom automatyzacji płynnego działania obok ludzi, co wymaga zmiany kultury pracy i wsparcia automatyzacji procesów przez załogę, np. inżynierowie utrzymania ruchu muszą nauczyć się programowania robotów. Integracja nowych urządzeń z istniejącymi może być skomplikowana technicznie i czasochłonna – czasami trzeba przejściowo utrzymywać tradycyjne systemy automatyzacji równolegle z nowymi, dopóki wszystkie moduły nie zaczną sprawnie współpracować.
- Wpływ na pracowników – automatyzacja wpływa na rynek pracy i strukturę zatrudnienia. Pojawiają się obawy, że maszyny zabiorą ludziom pracę. Firmy często starają się umożliwić automatyzacji współistnienie z personelem, co oznacza, że roboty stają się partnerami zespołu, przejmując nudne czynności, a ludzie są przekierowywani do prac kreatywnych lub wymagających myślenia.
Mimo postępującej robotyzacji i nowym technologiom, praca człowieka pozostaje niezbędna. Maszyny, choć bardzo wydajne, działają w oparciu o zadane algorytmy – człowiek nadal musi nadzorować system, reagować na sytuacje niestandardowe oraz inicjować udoskonalenia. Automatyzacja pozwala pracownikom skupić się na zadaniach wymagających ludzkiego intelektu, doświadczenia i kreatywności, podczas gdy rutynowe operacje wykonuje automatyka. Co ważne, roboty przejmują też prace niebezpieczne lub szkodliwe dla zdrowia, dzięki czemu wzrasta bezpieczeństwo załogi – maszyny mogą np. obsługiwać toksyczne substancje czy podnosić bardzo ciężkie elementy, chroniąc ludzi przed zagrożeniem.
Automatyzacja umożliwia pracę zakładów w trybie ciągłym przy jednoczesnym zwiększeniu kontroli jakości i bezpieczeństwa. Ostatecznie idealnym modelem jest współpraca: ludzie i automaty wspólnie tworzą proces, gdzie każdy robi to, co wychodzi mu najlepiej (maszyna – precyzyjne, powtarzalne operacje; człowiek – nadzór, analiza, usprawnienia).
Przygotowanie firmy do automatyzacji – jak wygląda przyszłość automatyzacji produkcji?
Po automatyzacji produkcji można oczekiwać dalszego przyspieszenia trendów robotyzacji procesów produkcyjnych. Zaawansowane systemy automatyzacji będą coraz bardziej inteligentne i połączone. Sztuczna inteligencja (AI) oraz uczenie maszynowe staną się standardowym elementem wyposażenia fabryk. Już dziś zaawansowane technologie automatyzacji oparte na AI umożliwiają przewidywanie awarii maszyn, optymalizację harmonogramów produkcji czy autonomiczną kontrolę jakości. Możliwości automatyzacji systemów produkcyjnych stale rosną wraz z rozwojem IoT (Internet of Things) i cyfrowych bliźniaków linii produkcyjnych. Innowacje umożliwiają systemom automatyzacji wykonywanie zaprogramowanych sekwencji, a także samodzielne reagowanie na zmiany otoczenia w czasie rzeczywistym.
Autonomizacja linii produkcyjnych staje się coraz częstsza. Inteligentna fabryka (smart factory) zakłada, że wiele decyzji podejmują automatycznie algorytmy – od optymalnego ustawienia maszyn po zarządzanie łańcuchem dostaw. Już ponad połowa dużych firm produkcyjnych w Europie wdraża rozwiązania AI w swoich zakładach, co pokazuje, że przemysł szybko zmierza w kierunku cyfrowej transformacji. Docelowo nowoczesna automatyzacja produkcji będzie integrować robotykę, AI, uczenie maszynowe, analizę Big Data i zaawansowane systemy sterowania, tworząc samouczące się, autonomiczne systemy wytwórcze.
Przyszłość automatyzacji produkcji niesie ogromny potencjał automatyzacji produkcji – coraz więcej zadań, nawet bardzo skomplikowanych, będzie mogło zostać powierzonych maszynom. Oczywiście pojawią się też nowe wyzwania, jak zapewnienie cyberbezpieczeństwa tych połączonych systemów czy konieczność przeprojektowania modeli biznesowych pod kątem pełnej automatyzacji. Niemniej jednak kierunek jest wyraźny: dzięki automatyzacji zadań przemysł staje się bardziej wydajny, elastyczny i innowacyjny.
