Автоматизация производственных процессов это один из наиболее действенных способов снижения затрат при производстве продукции.

Автоматизация производственных процессов — это комплексная инженерно-технологическая задача по разработке и внедрению новой техники и методов организации, на основе совершенствования существующих или внедрения новых технологических процессов, для обеспечения обработки, контроля и сборки изделий. При автоматизации достигается ряд важных целей: увеличение производительности, повышение качества, уменьшение влияния человеческого фактора и снижение издержек.

Немного определений для более полного понимания вопроса.
Производственная система – это совокупность машин, оборудования, персонала, документации и процессов, необходимых для производства продукции.

Технологическая система — это совокупность функционально связанных средств технологического оснащения для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций.

Автоматическая технологическая линия — это совокупность основного и вспомогательного оборудования, предназначенного для автоматического выполнения в определённой технологической последовательности, с заданным временным темпом цикл изготовления изделия или его части.

Технологическая подготовка производства - совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства.

Технологическая готовность производства - наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями.

Метод – определённая последовательность действий, приводящая к достижению поставленной цели.
Методика – определенная фиксированная последовательность действий, направленная на достижения конкретной сформулированной цели.

Способ – определённая последовательность действий с материальными объектами материальными средствами.

Алгоритм – определённая последовательность действий с нематериальными объектами.

Технология – совокупность методов и средств для достижения требуемого результата. Можно рассматривать как вариант реализации конкретного способа.

Основные характеристики производственных систем:

1. Производительность - способность системы производить определенные объёмы продукции. Производительность зависит от качества оборудования и технологий, процессов производства, квалификации персонала и эффективности логистики.

2. Гибкость - способность переориентации на производство новых изделий при минимальном изменении материально-технической базы.

3. Надежность - свойство системы, характеризующее ее стабильность и непрерывность работы в течение определённого времени. Надежность достигается, в том числе, за счет использования высококачественного оборудования и материалов, регулярного обслуживания и ремонта техники, а также разработки стратегий управления затратами на производстве.

4. Качество - степень соответствия продукции требованиям рынка и стандартам качества, установленным на предприятии. Важным фактором для достижения высокого качества продукции является управление качеством на всех этапах жизненного цикла изделия, а также использование современных методов и технологий производства.

5. Эффективность - способность системы получать наилучших результатов при наименьших затратах. Достигается, в том числе, за счет рационального использования времени, материалов и ресурсов, оптимизации всех процессов производства и организации системы контроля за производительностью.

Принято различать и классифицировать несколько уровней автоматизации производственных систем. Первый уровень — автоматизация цикла обработки. Этот уровень характеризуется обеспечением автоматического управления последовательностью и траекторией движения рабочего инструмента для получения заданных размеров, формы и качества поверхностей обрабатываемой детали. Автоматизация первого уровня реализована в станках и оборудовании с ЧПУ. Второй уровень — автоматизация установки и съема заготовок, деталей, обрабатываемых узлов, и т.д. в технологическом оборудовании. Установка и съем, обычно, выполняется специализированным вспомогательным оборудованием или приспособлениями, которое относят к манипулирующей оснастке. Однако, наибольшую универсальность, быстроту переналадки можно получить при использовании промышленных роботов, используемых в качестве загрузочных или манипуляционных систем. Третий уровень — автоматизация контрольных операций, которые ранее выполнялись человеком. Контрольные операции могут иметь выборочный или сплошной характер, что определяется, прежде всего, особенностями технологического процесса производства изделий, скорости изменения технологических параметров рабочих инструментов и объема партии. Четвертый уровень — автоматическая переналадка технологического оборудования. Оборудование с автоматической переналадкой позволяет сделать экономически выгодной производство продукции любыми партиями. Данный вид автоматизации позволяет качественно изменить технические, технологические и экономические характеристики производственной системы. Пятый уровень — гибкая производственная система, обеспечивающая автоматическое производство изделий различными партиями в пределах фиксированной номенклатуры, при этом себестоимость продукции должна приближаться к себестоимости, достигаемой в массовом производстве. Каждый последующий уровень автоматизации включает в себя предшествующий уровень. В соответствии с ГОСТ 26228-90 под гибкой производственной системой понимается - управляемая средствами вычислительной техники совокупность технологического оборудования, состоящего из разных сочетаний гибких производственных модулей и (или) гибких производственных ячеек, автоматизированной системы технологической подготовки производства и системы обеспечения функционирования, обладающая свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий, разновидности которых ограничены технологическими возможностями оборудования.

Технологические линии, в которых для выполнения процесса производства требуется участие человека, например, для смены инструмента, введение в цикл функционирования определённых агрегатов или оборудования, называются полуавтоматическими. Современные автоматические технологические линии, как правило, обеспечивают автоматизацию и вспомогательных функций – контроль качества, смена рабочих органов, удаление отходов производства и т.д., а также контроль технологических параметров оборудования и его переналадку. Объект производства – изделия, сборочные единицы и детали. Выделяют три степени автоматизации: высокая – автономное функционирование и непрерывный режим работы; средняя – непрерывное автоматизированное управление и обеспечение многостаночного обслуживании; малая – в случаях низкого коэффициента многостаночности, когда для функционирования требуется обслуживание и управление персоналом.

Как известно, наибольшей эффективностью обладают технологические линии, предназначенные на выпуск определенного вида продукции в фиксированном диапазоне параметров, что характерно для средне и крупносерийного производства. Как правило, с уменьшением серийности продукции, выпускаемой на технологических линиях, существенно возрастают требования по обеспечению быстрой переналадка для выполнения оперативного перехода на новую продукцию при сохранении её типа.

Структура технологических линий зависит от многих факторов, включая: объём производства, вида производимой продукции, особенностей технологических процессов и т.д. В основном технологические линии имеют последовательную, параллельную, однопоточную, многопоточную, смешанную схему построения. Технологические линии последовательного действия являются наиболее распространёнными часто и применяемыми. Технологические линии параллельного действия применяются, как правило, для выполнения только одной операции, в случаях, когда время её выполнения существенно превышает время производственного цикла выпуска и требуют дополнительного суммирующего или накопительного оборудования. Многопоточные технологические линии включают в себя комбинацию технологических линий параллельного действия, и предназначены для выполнения нескольких технологических операций, в случаях, когда время их выполнения существенно превышает время производственного цикла выпуска. В общую технологическую систему могут быть объединены несколько технологических линий последовательного или параллельного действия.

Технологические линии могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

1. По виду построения: последовательного, параллельного, многопоточные параллельно-последовательного действия.

2. По способу транспортирования обрабатываемых деталей: со свободным транспортированием, с транспортированием в специальных ложементах (технологической таре).

3. По расположению оборудования: различают замкнутые и незамкнутые технологические линии. Замкнутые линии бывают прямоугольные и круговые. Преимущественно технологические линий имеют незамкнутое расположение оборудования: прямолинейное, П-образное, Г-образное и др.

4. По виду функционирования: циклические и непрерывного функционирования.

5. По технологическому назначению: механообработка, сборка, контроль и т.д.

6. По степени технологической гибкости: непереналаживаемые, для группы изделий, гибкие.

Технологические линии являются составной частью гибких производственных систем, которые также могут включать как отдельно, так и в составе линий различное технологическое оборудование с цифровым управлением, роботизированные системы, гибкие производственные модули, предназначены для комплексного производства определенного множества изделий схожих по конструкции и технологии изготовления. Гибкая технологическая линия включает в себя:

- Легко переналаживаемое технологическое оборудование.

- Промышленные роботы.

- Унифицированное технологическое оборудование.

- Вспомогательное оборудование.

Структурно гибкая производственная система включает в себя две основные составные части: информационно-управляющую, которая отвечает за информационные потоки и производственно-технологическую, отвечающую за материальные потоки.

Информационно-управляющая система содержит программные компоненты верхнего уровня, отвечающие за общее управление программно-аппаратными средствами системы управления производством и оборудования. Производственно-технологическая часть непосредственно представляет собой совокупность основного и вспомогательного технологического оборудования предназначенных для выполнения технологических операций в рамках используемых техпроцессов. Система обеспечения выполняет синхронизацию работы отдельных технологических модулей и обеспечение необходимых вспомогательных операций. Гибкий производственный модуль — это автономно функционирующая единица технологического оборудования, промышленный робот или средство оснащения, обеспечивающие производство изделий произвольной номенклатуры, предназначенный для автоматического исполнения производственных функций. Гибкие производственные модули, в зависимости от размеров производственной системы и её технологических характеристик, интегрируется между собой, могут быть встроены или объединены в более сложные системы, формируя различные разновидности производственных систем: гибкая автоматизированная линия, гибкий автоматизированный участок, гибкий автоматизированный цех, либо в целом - гибкое автоматизированное производство. Роботизированный технологический комплекс — это совокупность технологического оборудования и технических средств, включающие промышленные роботы, станки с ЧПУ, средства оснащения и т.д. автоматически выполняющий определенные технологические функции. Более подробный анализ основных характеристик производственных систем можно найти в соответствующих научных публикациях и литературе.