Автоматизированные системы управления производством в организационно-технической концепции «Индустрии 4.0»

Промышленная концепция «Индустрия 4.0» - это глобальная, сложная, многоуровневая организационно-техническая система, основанная на технологиях интеграции в единое информационное пространство физических операций и сопутствующих процессов.
Производство и все сопутствующие ему процессы происходят в физическом пространстве, а процессы, протекающие в компьютерных системах, в информационном пространстве. Поэтому для эффективного использования IT-технологий необходимо преобразовать производственные проблемы, происходящие в физическом пространстве в информационные проблемы, а также иметь возможность обратного преобразования данных. Такое преобразование следует рассматривать как проблему адекватного моделирования, т.е. установления взаимно однозначного соответствия между физическим и информационным пространством.
Каждой сущности физического мира на основе дуализма «объект-операция» соответствует информационный объект, представляющий собой набор данных. Любой вид преобразования физической сущности, либо изменение параметров включает в себя различные процессы (проектирование, обработка, монтаж и т.д.), в информационной среде отражается операцией (командой, программой и т.д.).
Для автоматизации управления производством, как основной составляющей жизненного цикла изделия используют прикладное программное обеспечение – компьютерные системы управления информацией об изделии, ресурсах предприятия, сопутствующих процессах: PLM, PDM, ERP и MES. IT-системы наполняются данными из различных источников: САПР, от датчиков, сотрудников компании, компаний-контрагентов, клиентов, сервисных центров, поставщиков и т.д., поле чего данные структурируются, анализируются и используются для управления предприятием.
В концепции «Индустрия 4.0», традиционные источники данных уступают место CPS/IoT по параметрам VVV.

Чем концепция "Big Data" отличается от концепции единой интегрированной информационной модели Norio Okino?

В 1983 году японским учёным Norio Okino была сформулирована концепция единой информационной модели.
Концепция единой информационной модели заключается в наличии общей информационной базы к которой обращаются все объектно-ориентированные приложения на протяжении жизненного цикла изделия.
"Big Data" по сути не заменяет концепцию интегрированной информационной модели жизненного цикла изделия, скорее совершенствует распределяя информационные потоки между объектно-ориентированными вычислительными системами.
"Big Data" – это совокупность подходов, инструментов и методов обработки структурированных и неструктурированных данных больших объёмов и значительного многообразия для получения воспринимаемых человеком или компьютерной системой результатов, эффективных в условиях непрерывного прироста, распределения по многочисленным узлам вычислительной сети.
Big Data представляет собой набор данных из традиционных и цифровых источников внутри и за пределами компании. Данные собираются везде: от датчиков, сотрудников компании, компаний-контрагентов, клиентов, сервисных центров, поставщиков и т.д., поле чего данные структурируются, анализируются и используются. Основная задача предприятий при работе с Big Data, наилучшим образом интерпретировать данные для дальнейшего использования применяя системы автоматизации различного уровня.

Финансовый инжиниринг

Случайно наткнулся на видео-презентацию магистерской программы «Финансовый инжиниринг» Высшей Школы Экономики. Берзон Николай Иосифович рассказал об уникальной для России учебной программе. 👇


 
Финансовый инжиниринг – важный элемент развития предприятий перерабатывающей промышленности. Качество знаний которыми обладают обычные выпускники ВУЗов в области экономики и финансов, в части инвестирования в основные средства производства - очень низкое. Иногда доходит до абсурда, не могут корректно рассчитать и обосновать применение лизинговых инструментов аренды пользования, не учитывают такие важные факторы как например инфляция. Я уже не говорю о способности к индуктивному сбору данных о предмете инвестирования. А эти детские оправдания – "но я этого не мог знать, это техническая часть". Незнание предмета не освобождает от ответственности. 👷🔫👴

Роботизированная сварка сквозных колонн стеллажных систем

AGT Robotics – канадская робототехническая компания, являющаяся лидером в Северной Америке в области роботизации металлообрабатывающих предприятий – запустила первую линию автоматической роботизированной сварки сквозных колонн стеллажных систем для стандартных паллет.
Производство стеллажных систем в условиях глобализации экономики с развитием международной торговли – это перспективное направление. Логистические центры, склады, крупные магазины растут как грибы после дождя вокруг крупных торговых и промышленных центров. Развитие систем автоматизации складского хозяйства снижает стоимость складирования товаров. Для автоматизированных и автоматических складов требуются высококачественные стальные стеллажные системы. Наибольшая трудоёмкость производства стальных стеллажных систем заключена в производстве сквозных колонн.
Роботизированная сварка сквозных колонн – это значительное конкурентное преимущество не только за счёт повышения производительности, но и за счёт повышения качества металлических конструкций.

У нас мужики опытные, сами всё сделают

Вместо предисловия 👈



Дефектом системы управления производством является ситуации при которых материальное обеспечение производственных операций не планируется подетально и не контролируется.
Рабочие не должны хозяйничать на материальном складе или участке комплектации. Материал, заготовки, детали должны строго учитываться и распределяться своевременно в соответствии с планом производства. Факт приёмки/передачи должен строго фиксироваться.  
Это не бюрократия – таков порядок вещей.
Уважаемые линейные руководители, не надо филонить и давать распоряжения типа – на тебе чертежи, детали спроси у Семёныча где лежат, трубу для распорок на складе поищи, ну всё остальное ты сам знаешь. Вот если вы так поступаете, то в тех случаях, когда сварщик взял на распорку деталь для фермы, идиот не сварщик.

Иллюзорные идеи диверсификации производства

Вместо предисловия 👈

Диверсификация производства – это инструмент повышения эффективности предприятия. Но не всякая диверсификация повышает эффективность, некоторые проекты диверсификации могут иметь совершенно противоположенный эффект.
Иногда руководителям-гуманитариям приходят в голову иллюзорные идеи для воплощения которых они пытаются привлекать технических экспертов, при этом им кажется, что если инженер добился высоких результатов в какой-либо области, то он является экспертом по всем техническим вопросам. 👇



Я экспат, инженер по автоматизации и механизации металлообрабатывающего производства, специалист по организации и автоматизации производства. Меня привлекают для модернизации металлообрабатывающих предприятий, часто на период проекта я занимаю штатную должность технического директора или директора по производству. Иногда специально для меня придумывают новые должности в штатной структуре – директор по инновационному развитию, директор по научно-производственной деятельности, PLM-директор, директор по внедрению АСУ ТП и тому подобное.
Я периодически попадаю в такие же ситуации, как технический эксперт в видеоролике. Подобных ситуаций в моей профессиональной карьере было достаточно много, расскажу об одной из них:

Многочисленные совещания – главный признак дефектной системы управления производством

Вместо предисловия 👈 

То, что происходит на совещаниях, напоминает старые советские сатиры Жванецкого 👇



Совещательная форма управления производством была актуальна до массового появления персональных компьютеров. Сегодня для обмена рабочей информацией, когда у каждого на столе компьютер, а в кармане смартфон, для структурированного обмена информацией с целью управления производством можно обойтись даже без внедрения дорогостоящих MES, ERP, PDM.
Вышеупомянутые IT-системы – это системы автоматизации управления производствам, и системами управления производством не являются. Нельзя купить готовую систему управления производством, её нужно разрабатывать в виде математической модели, а уже после думать, как автоматизировать то, что уже эффективно работает.

Первичные признаки дефектного управления производством

Эта публикация вместо предисловия к серии сатирических статей о дефектах систем управления производством. Несмотря на обилие эффективных систем автоматизации управления производством профанация, основанная на непрофессионализме по-прежнему остаётся главной причиной низкой производительности, слабым звеном систем управления производством.

В 1983 году японским учёным Norio Okino, высказал суждение о том, что производство материальных объектов, а также сопутствующие процессы проектирования, технологической проработки и управления сильно отличаются от других видов деятельности человека, поэтому им должна соответствовать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения. Этот вывод японский учёный сделал под влиянием развития IT-технологий того времени, которые сегодня нам кажутся очень примитивными. Уже тогда, компьютер как средство управления производством рассматривался как основное средство автоматизации производства.

Управление сварочным производством: От эффективной организации к эффективной автоматизации

   Прогрессивный метод управления сварочным производством

Причины низкой эффективности автоматизации производства

Постоянно приходится сталкиваться с неудачными примерами автоматизации производства. Часто приходится начинать проект с неблагородного дела - исправления чужих ошибок. При этом, люди причастные к неэффективным проектам автоматизации часто отрицают факт неудачи или признают, но перекладывают ответственность за неудачу на поставщиков систем автоматизации, коллег из другого цеха, финансового директора который урезал финансирование и т.п. Самые "продвинутые" оправдания – государство не то, банки виноваты, Обама или Путин. Вершина профанации, это когда руководители жалуются на своих подчинённых, перекладывая на них всю ответственность за провал проекта автоматизации. Какой же ты руководитель, если твои подчинённые не могут справится с задачей?   

Автоматизация – это процесс в котором функции ранее исполнявшиеся человеком, передаются для исполнения машинам.

Эффективная система автоматизации производства – это система, не создающая дополнительную трудоёмкость производства. Главная задача систем автоматизации коммерческого предприятия – увеличение коммерческой прибыли за счёт повышения производительности и снижения себестоимости.

Коллаборативная роботизация сварочного производства завода металлоконструкций

Эта публикация является продолжением темы «Сварочное производство 4.0», в которой рассказывается об организационно-технической системе «Индустрия 4.0» в контексте организации сварочного производства на базе внедрения систем «SCADA/IoT-CPS» под управлением MES. Пример внедрения в статье «Организация производства металлических лестниц, площадок обслуживания, перил и ограждений».



Автоматизация сварочного производства на основе промышленных роботов антропоморфного типа – это процесс в котором функции ранее исполнявшиеся человеком-сварщиком, передаются для исполнения сварочным роботам.
Коллаборативная роботизированная система – это организационно-техническая система в которой производственные операции выполняются роботом в сотрудничестве с человеком (не оператором).

Сварочное производство 4.0

6 составляющих Industry 4.0 активно внедряются во все отрасли. Независимо от того как вы относитесь к новой организационно-технической концепции «Индустрия 4.0», она в любом оказывает влияние на ваше производство:

• Если вы внедряете новые технологии и методы организации, ваше производство становится более конкурентоспособным. 
• Если вы не внедряете новые технологии и методы организации, ваше производство становится менее конкурентоспособным.

Диспетчерское управление и сбор данных «SCADA» (Supervisory Control And Data Acquisition) – это основа интернета вещей «IoT» (Internet of Things) и кибер-физические системы «CPS» (Cyber-physical systems) – двух основных составляющих организационно-технической концепции «Индустрия 4.0».
Технологии и методы организации «Индустрии 4.0» эффективны и доступны не только для крупных предприятий выпускающих серийную продукцию. Средние и малые производственные предприятия выпускающие нестандартную продукцию могут увеличить эффективность за счёт внедрения элементов «Industry 4.0». В прошлой публикации рассказано об успешном опыте внедрения CPS «WeldEye» на небольшом финском металлообрабатывающем заводе «Premekon Oy». «ссылка на публикацию»
В этой публикации будет более подробно рассмотрена система управления сварочным производством «WeldEye» в частности и CPS для сварочного производства в целом, а также возможности интеграции с другими CPS на примере «DEMAG StatusControl».

Организация производства металлических лестниц, площадок обслуживания, перил и ограждений

Для крупных заводов металлоконструкций, у которых ежемесячные постоянные издержки 10 миллионов рублей и выше, которые "гонят тонны" и вся экономка предприятия привязана к "тоннам", изготовление лёгких металлоконструкций, таких как стальные лестницы, площадки обслуживания и их ограждения (перила) – это экономический коллапс. Производительность завода, измеряемая по весу готовых изделий, при производстве вышеупомянутых типов конструкций, падает в среднем в 4 раза, резко увеличивая себестоимость (тонн) под влиянием больших постоянных издержек и увеличения переменных затрат в расчёте на тонну. Крупные ЗМК часто пытаются скинуть лёгкие металлоконструкции небольшим подрядным организациям у которых мало заказов и низкие постоянные издержки производства. Передача лёгких металлоконструкций на субподряд иногда срабатывает и спасает завод от экономических провалов, а иногда нет. Контролировать производство подрядчика значительно сложнее своего собственного. А профанация наёмных менеджеров которые работают по принципу "Баба с возу - кобыле легче", часто заставляет краснеть перед заказчиком за низкое качество и срыв сроков. А эти - "Я не я, и кобыла не моя", договор подписали, на субподряд передали, а они редиски взяли и так подставили хорошего человека. Гоните таких менеджеров в шею, если хотите эффективно работать с подрядчиками.

Железнодорожные вагоны из алюминиевого сплава

На сайте Минпромторга опубликован пресс-релиз с заголовком «В России сертифицирован первый вагон из алюминиевых сплавов».
Технические характеристики вагона-хоппера впечатляют.

"Вагон разработан совместно с компаниями «РУСАЛ» и «Арконик СМЗ». Его грузоподъемность увеличена до 79 т (на 3-8 т больше, чем у аналогов), объем кузова доведен до 109 куб. м. Благодаря балансу между этими характеристиками экономия на перевозку одной тонны груза в среднем составляет до 10%.
Алюминиевый кузов вагона целиком сделан из сплава 1565ч (система Al-Mg), разработанного и запатентованного «Арконик СМЗ» совместно с ЦНИИ КМ «Прометей» и ОАО «НИИ Стали». Свариваемый сплав 1565ч является многофункциональным материалом, обеспечивающим оптимальное сочетание прочности и пластичности. За счет устойчивости к агрессивным средам позволяет транспортировать минеральные удобрения, кальцинированную соду, цемент и более 50 других видов грузов.

Автоматизация сварки перпендикулярно врезанных труб

Метод сварки врезанных труб по копиру, это не новинка. Средства механизации полуавтоматической сварки для этого типа сварочных работ использовались ещё 30 – 40 лет назад. Мне приходилось встречать "сварщиков-Кулибиных", которые сами мастерили подобные "приспособы" для перпендикулярной врезки «труба в трубу». 

Многим, кто занимается организацией сварочных работ при производстве элементов котлов, теплообменников и т.п., знакома сварочная система FRONIUS FTW 24-120 PRO для сварки труб в трубную доску.
FRONIUS модифицировали FTW 24-120 PRO для диверсификации и применения сварочной системы для перпендикулярной врезки «труба в трубу».

Автоматизация изготовления деталей из труб на основе промышленных роботов

Машиностроение в Германии одно из лучших в мире, потому что немецкое станкостроение выше всяких похвал. Промышленный инжиниринг в Германии – это больше чем бизнес, это образ жизни немецких инженеров. Немцы готовятся стать инженерами ещё в раннем детстве. И что немаловажно для развития немецкого промышленного инжиниринга – это привлечение талантливых инженеров со всего мира.
Германия в области организации производства – полная противоположность России. Если вы хотите заказать уникальное штучное изделие, заказывайте его в России. Если вы хотите заказать серию одинаковых изделий, то не в коем случае не размещайте заказ в России.
Если вы хотите заказать серию одинаковых изделий, заказывайте в Германии. Если вы хотите заказать уникальное штучное изделие, не заказывайте его в Германии.
Начинать искать оборудование для оснащения серийного производства нужно с Германии. Если вы хотите выпускать одинаковые высококачественные изделия, то с большой долей вероятности, лучшее оборудование для оснащения вашего производства вы найдёте в Германии.         
Немецкая компания transfluid® Maschinenbau GmbH разрабатывает автоматизированное оборудование для высококачественной обработки труб. Технологии transfluid® – это технологическое превосходство. 
Залог гарантированного высокого качества продукции серийного производства – автоматизация минимизирующая влияние человеческого фактора на процессы изготовления изделий.

Роботизированная автоматическая вальцовка листовых деталей

На видео демонстрация возможностей интеграции четырёхвалкового вальцовочного стана и промышленного робота антропоморфного типа.
Вальцы HR4W итальянского производителя ROCCIA интегрированы с промышленным роботом антропоморфного типа FANUC M-710iC оснащённого вакуумным захватом который позволяет работать без смены инструмента как с плоскими заготовками, так и с цилиндрическими.
Роботизированный комплекс может быть масштабирован и интегрирован с подающим ленточным конвейером или напрямую с CNC гильотиной.

Технологические преимущества вертикальных трёхвалковых вальцовочных машин

Вертикальные вальцы встречаются не часто на металлообрабатывающих предприятиях. Сейчас достаточно много китайских станкостроителей выпускают вертикальные вальцы с широкой гаммой эксплуатационных характеристик. А первыми (возможно я не прав), кто начал производить вертикальные вальцы, является английская компания со 125 летней историей «Hugh Smith Engineering». Это уникальны компания-производитель большого гидравлического оборудования для металлообрабатывающих предприятий по спецзаказам. На заводах Daewoo, Hyundai, Samsung, Kvaerner, Wai Gao Qiao shipyard, FBM, Gibraltar Shiprepair, Dalian Shipyard, McDermot и многих других, гидравлическое оборудование «Hugh Smith» работает безотказно десятилетиями. Более 110 вертикальных вальцовочных станков были поставлены по всему миру за 125 летнюю историю компании.
Hugh Smith производит вертикальные вальцы с усилием от 300 - 5000 тонн (могут изготовить и более мощное оборудование). Рабочая поверхность валков может быть до 4,5 метров, а толщина обрабатываемого листа из конструкционной сталь до 200 мм (холодная вальцовка).
Вертикальные вальцы требуют минимального использования крана, который не требуется во время вальцовки и занимают значительно меньше рабочего пространства по сравнению с горизонтальными вальцами.

Оснащение ЗМК высокопроизводительным автоматизированным оборудованием без SMART-организации производства – вероятный путь к банкротству

Модернизация завода металлоконструкций должна быть комплексной и начинаться с организации производства (труда). Инвестиции в современное высокопроизводительное оборудование могут быть неэффективными без SMART-организации производства:

S – Specific (Конкретный), объясняется, что именно необходимо достигнуть.
M – Measurable (Измеримый), объясняется, в чем будет измеряться результат.
A – Attainable, Achievable (Достижимый), объясняется, за счёт чего планируется достигнуть цели.
R – Relevant (Релевантный), определение истинности цели. Действительно ли выполнение данной задачи позволит достичь желаемой цели? Необходимо удостовериться, что выполнение данной задачи действительно необходимо.
T – Time-bound (Ограниченный во времени), определение временного триггера/промежутка по наступлению/окончанию которого должна быть достигнута цель (выполнена задача).

Оснащение завода металлоконструкций современным автоматизированным оборудованием – это решения локальных проблем производства, что в большом количестве случаев не отражаются позитивным образом на эффективности всего завода как этого хотелось бы, а иногда и вовсе приводит к банкротству. Примеров тому как хорошо оснащённые современным оборудованием, но плохо организованные металлообрабатывающие заводы идут на дно, к сожалению достаточно много.

Заветы Аристотеля: античная философия автоматизации производства

В последнее время стало очень модно кошмарить людей социальными последствиями тотальной автоматизации производства. Конечно это связано главным образом с взрывным развитием технологий автоматизации, люди боятся того чего не понимают и начинают паниковать.

"Бойтесь люди, трепещите – роботы идут! Они отберут ваши рабочие места и вас ждёт голодная смерть! И во всём виноваты жадные буржуи - которые спят и видят, как навредить бедным пролетариям."

Примерно так звучат лозунги профанов и популистов. Вот только в реальности, в индустриально развитых странах с высоким уровнем автоматизации производства уровень безработицы ниже, а доходы людей выше.

Автоматизация – это неизбежный этап развития производства как вида человеческой деятельности. Автоматизация – это эволюция, которая как известно не щадит слабых и ленивых.

Сохранить работу в будущем поможет только непрерывное обучение! Актуальные знания в области автоматизации производства, навыки программирования и организации управления системами автоматизации – залог вашего успеха на рынке труда в любой отрасли.
Сохранить конкурентоспособность предприятия поможет только непрерывное улучшение, основанное на автоматизации!

Подъём и перемещение сортамента, деталей, металлических конструкций и других грузов на ЗМК

На заводах металлоконструкций, плохо организованные операции подъёма и перемещения грузов, могут значительно снижать производительность.
Применение на ЗМК старых тяжёлых мостовых кранов, управляемых из кабины – снижает эффективность производства металлоконструкций. В моей практике, в самом тяжёлом случае, индуктивным методом была выявлена средняя потеря производительности – 14%. Но это совсем тяжёлый случай, обычно после модернизации кранового хозяйства удаётся увеличить производительность на 4% - 7%. А вот снижение расхода электроэнергии на грузоподъёмные операции возможно сократить до 80%.
Эффективность инвестиций в развитие грузоподъёмных систем прямо пропорциональны объёму производимой продукции, чем выше объём производства, тем большее влияние на производительность оказывает состояние систем подъёма и перемещения грузов.
Развитие технологий внутризаводских транспортных систем и активное их продвижение коммерсантами, которые склонны к преувеличиваю эксплуатационных характеристик оборудование, которое продают и преуменьшению эксплуатационные характеристики мостовых кранов, привело к тому, что у многих коллег сложилось мнение о том, что современный завод металлоконструкций должен быть вообще без мостовых кранов. Признаюсь, у меня тоже возникали такие мысли, но методом математического анализа собранных данных с заводов металлоконструкций, эти мысли были удалены из моей головы.
Если у вас на заводе старые тяжёлые 40 тонные краны, управляемые из кабины, которыми вы перемещаете от 50 кг до 5 тонн, то безусловно сравнение эффективности их эксплуатации с использованием локальных грузоподъёмных механизмов в сочетании с боковыми погрузчиками и роликовыми/цепными конвейерами, будет не в пользу мостовых кранов. Но является ли такое сравнение корректным? Конечно нет, учитывается факт того, что сравнение проводится с целью определения эффективности модернизации, к сравнению нужно добавлять и другие варианты, например, современные лёгкие радиоуправляемые мостовые краны.

Роботизированный автоматический производственный комплекс спринклерных труб

Ведущая в Нидерландах компания-производитель спринклерных систем пожаротушения "DE GROOT INSTALLATIEGROEP", при инженерном содействии интегратора промышленных роботов Valk Welding B.V., роботизировали производство спринклерных труб.
Данный роботизированный комплекс обоснованно претендует на лейбл SMART и является в своём роде уникальной автоматизированной системой пятого уровня по Шеридану с промежуточными элементами автоматизации металлообрабатывающих операций десятого уровня.
Автоматическая подача заготовок спринклерных труб является интересным инженерным решением. Труба подаётся и центруется автоматически, фиксируется патроном. После чего производится плазменная резка отверстий под патрубки. Обратите внимание на то, что один из двух антропоморфных манипуляторов оснащён двумя системами – сварка и плазменная резка. Удачная реализация двух производственных функций на одном промышленном роботе.
Антропоморфный робот берёт патрубок и позиционирует его на трубу, после чего происходит сварка GMAW другим антропоморфным роботом.
Инженерами Valk Welding и DE GROOT INSTALLATIEGROEP продумано каждое действие роботизированной производственной линии, что позволяет получить высокое качество и производительность.

Teach-In, если нет 3D модели

Пока завод работает с двухмерными чертежами, нет смысла инвестировать в высокоуровневые системы автоматизации.
Эта статья о роботизации дробеструйной обработки стальных поверхностей, но принципы, изложенные в этой публикации, относятся и к другим металлообрабатывающим операциям.
Высокоуровневая автоматизация металлообрабатывающего несерийного производства начинается с 3D моделирования. 3D модель – это основной элемент высокоуровневой автоматизации, без которого система высокоуровневой автоматизации работать не может.
Наиболее производительная организационно-техническая система ароматизированной дробеструйной обработки работает по алгоритму:

• Моделирование CAD 3D
• 3D выгружается в БД АСУП, разрабатывается календарный план производства/сменно-суточное задание
• Из БД в CAM выгружаются 3D модели узлов и деталей подлежащих дробеструйной обработки, назначаются поверхности для обработки
• Изделия, подлежащие дробеструйной обработки направляются в дробеструйную камеру
• Изделия сканируются, 3D облако точек сравнивается с базой данных 3D моделей
• Автоматически выбранная 3D модель изделия сопоставляется с результатами сканирования и компьютер определяет точное позиционирование изделия в пространстве
• Компьютер генерирует алгоритм движения робота
• Производится дробеструйная очистка металлических поверхностей