Különböző típusú ipari automatizálási rendszerek

Ipari automatizálás meghatározása

Az ipari automatizáció minden olyan hardveres és szoftveres megoldásra utal, amely helyettesíti vagy segíti az emberi munkát. Az ilyen automatizált rendszerek által kezelt folyamatok többsége ismétlődő, mechanikus vagy esetleg mindkettő. Az ipari automatizálási technológia felhasználásával gazdaságos és hatékony rendszereket lehet létrehozni. Korszerű megoldásokat használhatunk speciális és tömegtermelési igények kielégítésére is. A folyamatautomatizálási megoldásokkal precízebbé, pontosabbá tehetők az egyes munkafolyamatok akár külön-külön is, valamint az egyes önállóan is automatizált folyamatok egymáshoz kapcsolása is lehetséges.

A modernizáció és a technológia révén az iparágak megkezdték az automatizált rendszerek bevezetését a munka hatékonyságának és termelékenységének növelése érdekében. Ezeknek a rendszereknek az elterjedtsége miatt az ipari automatizálási piac globálisan 127,04 milliárd dolláros bevételt ért el 2018-ban , és különböző becslések szerint 2026-ban várhatóan 296,70 milliárd dollárra fog nő, ami elképesztő ugrást fog jelenteni.

Az alábbiakban kiemeljük az automatizálási rendszerek különböző típusait:

1. Rögzített (fixed) automatizálás

A kemény automatizálásnak (nem programozható robotrendszer, speciálisan tervezett berendezéseket használnak a gyártáshoz) is nevezett rögzített automatizálási rendszerek egyetlen feladatsort hajtanak végre eltérés nélkül. A programozott parancsok a gépekben fogaskerekek, vezetékek és egyéb hardverek formájában vannak jelen, amelyeket nem lehet könnyen megváltoztatni egyik termékről a másikra. Az ilyen típusú rendszereket jellemzően diszkrét tömeggyártáshoz (különálló tárgyak előállításához, mint gépkocsik, bútor, okostelefonok)  és folyamatos termelési rendszerekhez (megszakítás nélkül zajlik a gyártás és a feldolgozás) használnák.

Erre jó példa egy automatizált szállítószalag-rendszer, amelyet úgy terveztek, hogy növelje a termelékenységi hatékonyságot azáltal, hogy az objektumokat minimális erőfeszítés nélkül mozgatja A pontból B-pontba. Az automatizált szállítószalagok rögzített és ismétlődő műveleteket hajtanak végre a nagy gyártási mennyiség elérése érdekében.

Ezzel a rendszerrel kompatibilis a következő gyártási folyamat:
az ismétlődő gyártás (sorozat- vagy tömeggyártás), amely lehetővé teszi a gyártási folyamaton belüli eltéréseket, bár csak korlátozott mértékben (például az élelmiszer-csomagolásban vagy a textiliparban).

A rögzített automatizálási rendszerek bevezetésével, mint például egy automatizált szállítószalag üzembehelyezésével, csökkenthetjük az idő- és a munkaerőköltségeket, továbbá csökkenthetjük a vállalkozásra nehezedő versenynyomást, és növelhetjük a haszonkulcsot, valamint mindig egy lépéssel a versenytársak előtt járhatunk. Ezt az automatizálási formát nagy kezdeti befektetés és magas termelési ráta jellemzi, ezért csak nagy mennyiségben készült termékek előállításakor ajánlott. Egy ilyen rendszer bevezetése viszont mindenképpen értéknövelő megoldást jelent vállalkozásunk számára.  

2. Programozható (programmable) automatizálás

Ahogy a neve is sugallja, a programozható automatizálás egy számítógépes program parancsainak segítségével működik. Ez azt jelenti, hogy az eredmény aszerint változik, hogy egy kódsorozaton keresztül milyen változó utasításokat adunk a számítógépnek. Tehát minden új tétel esetében a gyártóberendezést át kell programozni, hogy az az új terméktípushoz igazodjon.  Ez az újraprogramozás többlet időt igényel, és ez az idő a termelési időtől veszik el.

Ez a fajta automatizálás elterjedt a tömeggyártásban, ahol hasonló típusú termékeket állítanak elő, amelynek során ugyanazok a lépések és a használt szerszámok, mint például a papírgyártásban vagy az acélhengermű üzemekben.

Ennél az automatizálásnál a termelési arányok általában alacsonyabbak, mint a rögzített automatizálásban, mivel a berendezés célja a termékváltás megkönnyítése, nem pedig egy adott termék gyártására való szakosodás. Az ilyen típusú berendezések nagyon kevés emberi felügyelet mellett is jól működnek.

A programozható automatizálási berendezések kezdeti beállítása magasabb költségekkel jár, de mivel a beállított folyamatok permanensek és viszonylag változatlanok, ezért hosszú távon általában olcsóbbnak bizonyulnak.

3. Rugalmas (flexible) automatizálás

A rugalmas automatizálást lágy automatizálásnak (programozható robotok használata, ahol csak kis mértékben támaszkodnak az alapgépre) is nevezik. Ez a fajta automatizálás nagy rugalmasságot biztosít az egyes termékek különböző változatainak előállításához, rugalmasabb gyártást tesz lehetővé. A rugalmas automatizálás esetén az újraprogramozás gyorsan és automatikusan történik a számítógépes terminálon, anélkül, hogy a gyártóberendezést meg kellene változtatni. A feladatokat emberek programozzák be a számítógépekbe, és ezek a megváltoztatott kódok lesznek az új feladatok a gyártásban.

A rugalmas automatizálási robotok gyakran cserélhető alkatrészekkel rendelkeznek, és kis vagy nagy sebességgel működnek programtól függően. A lágy automatizálási robotok általában lassabbak, mint a kemény automatizálási eszközök. Itt a hangsúly a gyorsan módosítható műveleteken van. Ezek a robotok különböző termékek variánsait tudják előállítani gyors egymásutánban. Hátrányuk a felhasznált programozási idő, ami a gyártásból veszik el, és az áruk.

Ez a fajta automatizálás jellemzően a nagy termékválasztékkal és alacsony vagy közepes munkamennyiséggel bíró iparágakban alkalmazható, mint például a textilgyártásban.

Ez a fajta automatizálás a következő gyártási folyamatokkal kompatibilis:

• diszkrét gyártás, amely lehetővé teszi a gyártási folyamaton belüli eltéréseket, mivel a termelési folyamat egyes műveleteinek sorrendje nem kötött, a termékek elkészítése gyártási sorozatokban, kötegekben történik, az egyes alkatrészek előállítása időben párhuzamosan, vagy egymástól függetlenül is folyhat. Ebben az esetben lehetőség van széles terméksála egyidejű előállítására, és az egyes alkatrészek, félkész termékek tetszőleges időpontú felhasználására, például a gépalkatrészgyártásban.
• szakaszos gyártás, amelynek során a nyersanyagok tételekben haladnak át a gyártósoron úgy, hogy az egyes lépések között szünet van, például a gyógyszeriparban és a festékgyártásban. A gyártó rendszer rugalmas, a gyártandó termékek köre folyamatosan változik, széles termékpaletta gyártható, a gyártási folyamatot abszolút a vevői igények vezérlik. Jellemzően a gyártási darabszám kicsi, csak a vevő által megrendelt termékek kerülnek legyártásra, így kisebb készletek halmozódnak fel.
• folyamatos (más néven ismétléses) gyártás, amely konzisztens feldolgozást kínál, mivel a gyártási folyamat az elejétől a végéig nem változik. Ebben az esetben viszonylag kis termékvariáció nagyobb volumenben való gyártása valósul meg. A gyártott termékek és a gyártási folyamatok standardizálhatók, a gyártási ciklusidők jelentősen csökkenthetők, így a gyártás hatékonysága javítható. Az eszköz és az emberi erőforrások jobban kihasználhatók, a gyártási folyamat alacsonyabban képzett dolgozókkal is elvégezhető. A nagy volumenű gyártásnak köszönhetően a termékek fajlagos költsége alacsonyabb. A folyamatos gyártás hátrányaként azonban meg kell említeni az új termék gyártására való rugalmatlan átállási képességet, illetve a gyártórendszerrel csak korlátozott termékkör állítható elő. Ezt a fajta gyártást elsősorban az élelmiszeriparban és az italgyártásban használják.
• műhelyrendszerű (job shop) gyártás, amely meghatározott termelési területeken belül történik, és munkaigényesebb, mint a többi gyártási forma. A hangsúly a terméken és az azt előállító üzemen van, és köréje szerveződik a gyártás. Így a hasonló műveletek gépei egy helyre, azonos műhelyekbe kerülnek. Végbemegy a gyártási folyamatok műhelyek szerinti specializációja, mely ezen gyártási rendszer jellegzetessége. A gyártási folyamat egyes műveletei tehát más-más műhelyben kerülnek elvégzésre. Példa erre az egyedi gépek készítése.

4. Integrált automatizálás

Az integrált automatizálás magában foglalja a gyártóüzemek teljeskörű automatizálását, mivel azokat teljes egészében számítógépekkel vezérelt folyamatok kezelik minimális emberi részvétellel. Az integrált automatizálási rendszerek a teljes gyártási rendszert egy számítógép által vezérelt, digitálisan feldolgozott és koordinált rendszerbe foglalják. Az integrált automatizálási rendszerek egy kollektív gyártási rendszer adatbázisán keresztül működnek. Ez a központi automatizálási vezérlőpont teszi lehetővé az ipari és nem ipari folyamatok integrálását és a robotintegrációt.
 

Az integrált automatizálás, akárcsak a rugalmas automatizálás, kompatibilis mind a szakaszos gyártással, illetve mind a folyamatos gyártással.

Az ilyen típusú automatizálást használó technológiák a következők:

• számítógéppel segített folyamattervezés
• számítógéppel támogatott tervezés és gyártás
• számítógépes numerikus vezérlésű szerszámgépek
• számítógépes gyártás és ütemezés vezérlés ellenőrzés
• automatikus információtároló és információ-visszakereső rendszerek
• automatizált anyagmozgató rendszerek, pl. robotok
• automatizált szállítószalagok és daruk

Gyakori kérdések

---

Mi az ipari automatizálás előnye?

A megnövelt termelékenység. A termelési problémákat azelőtt kell megoldani, mielőtt azok tényleges problémákká válnának, és ekkor jelentősen növelhetjük a termelékenységet. Egy jó automatizálási rendszer hibadiagnosztikai és hibaelhárítási programokat is tud futtatni.

Kiket érint leginkább az automatizálás?

Az alacsonyabb iskolai végzettségű és rutinfeladatokat végző munkavállalók – gondoljunk csak a pénztárosokra vagy irattárosokra – fognak szembesülni azzal a legnagyobb kockázattal, hogy munkájukat automatizálják. A kutatók becslése szerint a munkahelyek 9-47%-a automatizálható lesz a közeljövőben.

Mely országokban használják leginkább az automatizálást?

Ime az 5 leginkább automatizált ország a világon:

• Dél-Korea, 10 ezer alkalmazottra jut 932 ipari robot. Az ipari automatizálás két kulcsfontosságú területén áll az élen: az elektronikában és az autóiparban.
• Szingapúr, 10 ezer alkalmazottra jut 605 ipari robot. Szingapúr vezető szerepet tölt be az automatizálásban. Az ország robot-sűrűsége 2015 óta évente átlagosan 27%-kal nőtt.
• Japán, 10 ezer alkalmazottra jut 390 ipari robot. Japán a világ vezető ipari robotgyártója. 2020-ban a japán beszállítók 174 000 darabot gyártottak. A japán gyártók adják a globális robotkínálat 45%-át.
• Németország, 10 ezer alkalmazottra jut 371 ipari robot. Németország Európa legautomatizáltabb országa, világviszonylatban pedig a negyedik helyen áll.
• Svédország, 10 ezer alkalmazottra jut 289 ipari robot. Egy hellyel áll Németország mögött, de messze a német robot-sűrűség alatt van az adatok alapján.

Mi az ipari automatizálás két hátránya?

Sokoldalúság csökkenése – ha van egy gép, amely csak egy bizonyos feladatot tud elvégezni, akkor ez korlátozza a rugalmasságot és a feladatok sokféleségét, amit egy ember elvégezhet. 

Nagyobb környezetszennyezés – a különböző típusú gépek motorral működnek, és működtetésükhöz üzemanyagra vagy egyéb kemikáliákra lehet szükség.

További blog cikkek

• A benzinmotor és dízelmotor története
• Robotok az állattenyésztésben 1. rész
• 2022 a hiperautomatizálás éve
• IoT technológiák a mezőgazdaságban
• A frekvenciaváltók
• Robotok az állattenyésztésben 2. rész
• Okos Otthon automatizálás - Előnyök, hátrányok
• A robotkarok piacának áttekintése 2024-ben