01 AVP uvod

16.2.2015
Ing. Aleš HERMAN, Ph.D.

Osnova přednášek

Osnova cvičení

Cíl předmětu
ř d ě
DENNÍ STUDIUM
16. 2. 2015
Úvod ‐ Automatizace výrobních procesů – očekávání, skutečnost, trendy
23. 2. 2015
Automatizace v procesech přesného lití na vytavitelný vosk a nízkotlakého lití, automatizace tavíren
Automatizace na slévárnách s pískovým hospodářstvím
Automatizace v provozech tlakového lití Automatizace procesu svařování
Stupně automatizace a vhodné metody svařování
Robotizace Procesu svařování
Navrhování plně automatických svařovacích linek a pracovišť
VELIKONOCE – SVÁTEK
Automatizace v automobilové výrobě
Základní prostředky automatizace: Základní prostředky informačního toku; Základní prostředky hmotného toku; Problematika automatizace výrobních procesů
2. 3. 2015
9. 3. 2015
16. 3. 2015
23. 3. 2015
30. 3. 2015
6. 4. 2015
13. 4. 2015
20. 4. 2015
27. 4. 2015
Mechanizace při skladování, zpracování a manipulaci s materiálem: Mechanizace při zpracování plechu v tabulích; Mechanizace při zpracování plechu ve svitcích nebo pruzích; Mechanizace při zpracování drátu a tyčí; Mechanizace při manipulaci s kusovými polotovary
4.5. 2015
Pomocná mechanizační zařízení; Průmyslové roboty, jejich pohony, pracovní a úchopné
hlavice; praktické ukázky při automatizaci v lisovnách, kovárnách, při výrobě hutních polotovarů; Přibližný kapacitní propočet kovárny; Přibližný kapacitní propočet lisovny




Písemný test na přednášce 11x5 bodů
Pokud bude z testů celkem více jak 40 bodů – ke
zkoušce se přidává 0,5 b.
Pokud bude docházek na přednášky 8 a více – ke
zkoušce se přidává 0,5b.
Za miniprojekt může být až 1,5 b
◦
◦
◦
◦
Hodnocení
Hodnocení
Hodnocení
Hodnocení





1 5 b.
b
A – 1,5
B – 1,0 b
C – 0,5 b
D a E – nebodováno
!!! Vypracování a obhajoba miniprojektu






20.3. a 27.3. – REISS ROBOTIC a Válcovny
Chomutov
13.3. a 10.4. – Škoda Auto MB
6.3. a 3.4.– Kovofiniš, GALATEK Ledeč nad
Sázavou
Podmínky získání zápočtu
◦ povinná účast na exkurzích
◦ Obhajoba projektu
Finanční spoluúčast studentů na všechny exkurze
v AVP: záloha 500,-Kč/studenta
(celkem náklady ca 40 – 42 tis.Kč na 62 studentů,
sponzoři: ŠKODA Auto – 10 tis. Kč)

Seznámení studentů s automatizací výrobních
procesů, která vždy souvisí s výrobním
tokem, logistikou, manipulací s výrobkem,
kapacitními propočty a vhodnosti volby
stupňů mechanizace a automatizace.
Zkouška 5 bodů – A
Zkouška 4,5 bodů - B
Zkouška 4 body - C
Zkouška 3,5 body – D
Zkouška 3 body - E
1
16.2.2015
Výroba je proces – kdy jsou vytvářeny za spoluúčasti
všech výrobních faktorů (práce, přírodní zdroje,
kapitál) nové hodnoty, a to statky a služby, které mají
uspokojit lidské potřeby.
Výrobní činnost

kusová výroba - jeden nebo několik málo kusů
určitého druhu a velká rozmanitost vyráběných druhů,

sériová výroba - větší množství výrobků jednoho
druhu a menší množství vyráběných druhů,

hromadná výroba - velké množství jednoho druhu
výrobku (případně v několika typových obměnách).
Typická pro spotřební průmysl.

ruční výroba - práci vykonává člověk,

mechanizovaná výroba - práci vykonává stroj, který
řídí člověk,

automatizovaná výroba - práci vykonává stroj bez
zásahu lidské ruky;
1.
2.
3.
4.
příprava výroby
vlastní výroba
kontrola
skladování výrobků
2
16.2.2015
Zabýváme se 2 okruhy otázek:
 o jaký půjde výrobek - vlastnosti, vzhled, z čeho bude
vyráběn;
 jak bude vyráběn - postup, kterými stroji a nástroji,
j ké profese
jaké
f
jsou
j
potřebné.
tř b é

mechanicky - opracováním materiálu
(např. technologie výroby prken probíhá řezáním a
hoblováním).

pomocí chemických procesů
(např.
( ř výroba
ý b bbenzínu)
í )

část technologického procesu může probíhat bez
zásahu lidské ruky
(svařování karosérie auta, odlití bloku motoru apod.).

výrobní kapacita podniku je maximální množství
výrobků, které podnik může vyrobit za optimálních
podmínek na svém výrobním zařízení za jednotku
času (zpravidla rok).

optimální podmínky jsou podmínky nejpříznivější
(dostatečný počet pracovníků, dostatek materiálu,
stroje o běžné poruchovosti apod.).


Výroba se řídí výrobním postupem,
základem je technologie výroby, kterou rozumíme
způsob přeměny materiálu ve výrobek.

požadavky spotřebitelů
je v zájmu podniku, aby spotřebitelé jeho výrobky
považovali za kvalitní;

požadavky státu na ochranu spotřebitele
především
aby
d
b výrobek
b k byl
b l bezpečný
b
((např. u vařičů,
i ů
chemických čistidel), aby splňoval určité technické
požadavky (např. výši spotřeby energie, obsah tuku)
a byl správně označen (výrobní značkou, ochrannou
známkou, názvem).

zvažujeme, zda by se dalo zvýšit její využití např.
zavedením více směn, zkrácením doby oprav,
odstraněním prostojů...;

není-li možno využití zvýšit, pak pořídíme další
investiční majetek
3
16.2.2015


je-li stávající kapacita nedostatečná (i po případném
zvýšení jejího využití),

j
jestliže
začínáme s podnikáním
p
nebo rozšiřujeme
j
svou činnost,

je-li stávající investiční majetek již opotřeben nebo
zastaralý.


Od pojmu výrobní kapacita musíme odlišovat pojem
využití výrobní kapacity,
v praxi využívat výrobní kapacitu na 100 % obvykle
není možné, neboť blíží-li se využití výrobní kapacity
stu
t procent,
t výrazně
ý
ě rostou
t náklady
ákl d na zmetky
tk (vadné
( d é
výrobky),
v praxi se tedy plánuje určitý stupeň využití výrobní
kapacity v procentech.
Realizace výroby se uskutečňuje podnikovým
výrobním systémem.
Vliv na typologii prvků systému:
◦
◦
◦
◦
◦
Pohyb materiálových prvků je předepsán
technologickým postupem a rozmístěním
jednotek výrobního zařízení.
◦ směrem pohybu
◦ intenzitou toku
◦ frekvencí toku
uspořádání prvků
organizace jejich působení
složitost postupů
ů
rozsah výroby
stupeň mechanizace či automatizace
Je tvořen
◦ pracovišti
základní výrobní a organizační buňka výrobního procesu
◦ výrobním úsekem
soustava p
pracovišť tvořící výrobní
ý
a organizační
g
celek –
vyrábí uzavřený soubor dílců
◦ výrobní jednotkou
sdružení několika výrobních úseků – výrobní proces
určitého montážního celku
4
16.2.2015

Technologické uspořádání (skupinové)

základní stroje

Předmětné uspořádání

řadové stroje

doplňkové stroje

pomocné stroje
Projektování výr. systému
Provoz výrobního systému
Výrobní spektrum pro
výrobní jednotku
Rozbor výrobního
programu
Počet pracovníků,
počet strojů, plochy
Dimenzování
Kapacitní prověření
výrobního úkolu
Materiálový tok
Výrobní dispozice
Struktura výrobního
systému
Reorganizace
výrobního toku
Zařazení výrobního úkolu
do výrobní jednotky
jednicové stroje s optimálním vytížením během
pracovní doby
jednicové stroje ne plně vytížené, které musí být k
dispozici ve výrobním procesu
stroje v pomocném a obslužném výrobním
procesu
Výrobní
program
Rozbor výrobního
programu
Výrobní
prostředky
Propočty výrobních a
dopravních dávek
Kapacitní propočty a
bilance
Materiálové toky a
výrobní dispozice
Analytické
modelování
Systém
řízení
Systém
řízení
Systém
řízení
Propojení
Propojení
Simulace a animace
Simulační
model
Výrobní
systém
Ekonomické
vyhodnocení
Řízení materiálového toku uvnitř podniku.
Požadavky na materiálové toky:
přímočaré
 přehledné
 bez
b vraceníí
 bez problémového křížení
 co nejkratší
 ….

všechny jednicové stroje v hlavním výrobním
procesu
Součet řadových a doplňkových strojů
Vyjádření materiálových toků:
 směrem
 intenzitou
 frekvencí
Sankeyův diagram
průběh materiálového toku mezi objekty
5
16.2.2015






•
•
Vznik, vývoj, historie
•
•

šachovnicová tabulka
trojúhelníková metoda
metoda souřadnic
metoda CRAFT
metody
d síťové
íť é analýzy
lý
metody z oblasti teorie následnosti
Strojní inženýr: nový stupeň v rozvoji techniky
Technolog: mění zastaralé výrobní metody
v moderní technologii, umožňuje použít
výrobních procesů, o nichž dříve nebylo možno
ani hovořit
Ekonom: ohromná úspora společensky nutné
práce, nová etapa rozvoje výrobních sil
společnosti
Historik se sociologem: ulehčení a odstranění
těžké a únavné monotónní práce člověka, nově se
vytvářející vztahy mezi lidmi a výrobou
Definice:
Automatizace je proces vývoje techniky,
kde se využívá automaticky pracujících
zařízení k osvobození člověka jak od
f
fyzické,
é ale zejména
é od duševní
š
í ří
řídící
í í
práce.
6
16.2.2015
první pracovní nástroj - hrubě
opracovaný pazourek či křemen
 trvalo půl milionu let, než se objevily
nástroje v podobě bodců a škrabek
 několik tisíc let před naším letopočtem dokonalejší a specializovanější nástroje
(luky, šípy, dýky, sekery, kladiva, dláta a
motyky)
 později místo kamene bronz a železo

•
•
•
•
•
•
•
•
•
díky nástrojům se zvýšila výkonnost člověka,
ovšem síla lidských svalů je příliš malá (navíc
musí člověk spát, odpočívat, jíst a pít)
časem se lidé naučili spojovat několik
nástrojů dohromady ve stroj - pomohl
člověku překonat omezenou sílu svalů
ů
první stroje již ve starověkém Egyptu i v říši
římské – např. vodní kolo
17. století - začaly se rozrůstat výrobní dílny,
tzv. manufaktury - používaly dokonalejší
nástroje a jednoduché ručně poháněné stroje
19. století - člověku se podařilo prakticky využít
elektřinu - elektrický motor - vytlačil páru
elektrická energie - „čistší“, dala se dobře
ovládat, dělit, rozvádět i na větší vzdálenosti
elektřina
e
e t a té
též p
pracovním
aco
nástrojem
ást oje – e
elektrická
e t c á
jiskra řeže, taví, vrtá nebo zpracovává materiály
člověk stále musí stroje ovládat, zásobovat
surovinou a odebírat hotové výrobky, provádět
údržbu, seřizovat, opravovat
nastala potřeba vytvořit zařízení, jež by dokázala
řídit stroje místo člověka
•
•
•
•
•
•
•
•
kolem roku 1800 - v dílnách a továrnách
vznikajících z velkých manufaktur se objevily
první soustruhy na obrábění kovů strojírenství získalo svůj základní stroj
18. století - první průmyslová revoluce odstranila řemeslný způsob práce, zvýšila
produktivitu
lidské svaly, zvířata či vodní kola nahrazeny
parním strojem - začaly pohánět továrny,
lokomotivy
další zdokonalování strojů brzděno převody hledaly se stroje pracující bez nich
slovo „automat“ známo dávno předtím, než do
továren nastoupily pracovní stroje
vzniklo ze starořeckého „automaton“ – označení
pro vše, co se hýbe
v tomto slova smyslu automatem každý stroj,
kterýý se hýbe
ý – např.
p i hodiny,
y moto či elektrickýý
ventilátor
á
- dnes neplatí!
í
první automaty v počátcích našeho letopočtu –
např. automaty samočinně zažehující obětní
ohně, zpívající ptáci, hudební skříně, tančící
figurky, samočinně se otevírající dveře a okna –
vše uváděno v činnost ohřátým vzduchem nebo
závažími
7
16.2.2015
•
•
•
Leonardo da Vinci
– k uvítání krále Ludvíka XII. sestrojil mechanického
lva, jenž samočinně kráčel až k trůnu a tlapou
pozdravil panovníka
– našla se také zmínka o stroji na vysekávání pilníků
17. a 18. století
– mechanické hodiny s regulátorem chodu (tzv.
nepokojem - kyvadlo v podobě malého, kolem své
osy se vratně otáčejícího kolečka)
– zvonkohra
– pohyblivé figurky u orlojů
– bezpočet automatických hraček, postavených
především pro potěchu tehdejší vládnoucí třídy
první výrobní „automat“ - vibrační podavač
obilí popisovaný italským technikem
Ramellim roku 1588
•
– tento způsob velmi připomíná princip činnosti vodních
hodin
–p
problémem regulování
g
rychlosti
y
výtoku
ý
vodyy z otvoru se
zabývali i Galileo Galilei a Isaac Newton
– francouzská Akademie vypsala na vyřešení tohoto
problému konkurs - vyhrál slavný Daniel Bernoulli
•
•
•
•
•

v dalších desetiletích se objevily:
◦ poloautomatické revolverové soustruhy
◦ papírenský stroj
◦ zemědělská mlátička

místo rozptýlených manufaktur vznikaly
továrny se stroji rozdělenými podle druhu
práce – začala strojová velkovýroba
postaveno i několik automatických hříček
využívajících např. vytékání vody maličkým
otvorem:
tyto hříčky přinesly cenné zkušenosti s páčkami,
kolíčky a kolečky, s vodní tryskou a plovákem později se uplatnily jako „stavební kostky“
výrobních automatů
prvními automatickými stroji, jež do výroby
nastoupily ve velkém počtu, byly dopřádací
stroje sestrojené roku 1801 Francouzem
Ch. Jacquardem
umožňovaly tkát vzory podle programu
předem
ř d
připraveného
ři
éh v podobě
d bě dě
děrných
ý h
papírových karet
každá karta děrována v pořadí barevných
nití, poté do těchto děr zapadaly jehly,
které se podle toho buď zvedaly, nebo
spouštěly nití osnovy
zařízení po vynálezci pojmenováno „žakár“




moderní stroje a automaty nejdříve
nastoupily do výroby zbraní, především
pušek a revolverů
hromadná výroba zbraní přenesena do
Amerikyy
zpočátku vyráběny ručně ve zvláštních
přípravcích - zmizelo „pasování“ dílů do
sebe
kolem roku 1860 – spojily se přípravky
s obráběcími stroji v obráběcí automaty principu se používá dodnes
8
16.2.2015
1855 - závod na výrobu mosazných
hodin vyrábějící ročně přes půl milionu
„budíčků“ - cena klesla na pakatel
 šedesátá léta 19. století - hromadná
výroba šicích strojů a strojů pro
zemědělství
 osmdesátá léta - zahájena hromadná
výroba psacích strojů
 devadesátá léta - trh zásobován jízdními
koly

•
•
•
•
před r. 1914 – Ford ve snaze vydělat co
nejvíce přišel s montážním pásem - vznikla
montážní linka
doba montáže na pásu se zkrátila ze 14 na 6
hodin
nebyly to v dnešním slova smyslu automaty –
pomocní dělníci upínali, vyjímali a přenášeli
součásti ručně
dělníci kvůli montážním pásům vysilováni
prudkým tempem práce - zavádění úplně
automatických strojů a zařízení
•
•
•
•
•
•
•
•
•
v tomto období měly továrny stroje seřazeny
podle postupu výroby, spojení mezi stroji
zajišťovaly vozíky nebo dopravní pásy
takto pracovala jatka a mlýny, od devadesátých
let i továrny na kočáry a na železniční vagony
později
p
j p
přichází automobil- p
problém - mnohem
složitější
l ž ě ší než
ž puška,
šk b
budíky
dík nebo
b velocipéd
l
éd
1910 - automobilka Ford vyrábí 10 tisíc
automobilů ročně - po bok soustruhů a fréz
nastoupily přesné vyvrtávací stroje a stroje na
hoblování a frézování ozubených kol,
drážkovačky na hřídele či brusky na přesně
uložené části motoru a převodovky
1928 - automaty se poprvé uplatnily v automatické
montáži - Smithova továrna v Milwauke
výroba rámu automobilu - celkem jen 16 minut lidské
práce - dělníci stroje pouze ošetřovali a kontrolovali
začátek druhé světové války - v Sovětském svazu
postavena automatická linka
současnost - základem prudkého růstu společenské
produktivity práce je automatizace spojená s novými
vědecky podloženými technologickými způsoby
výroby
vpád nové techniky a automatizace do výroby
ovlivňuje nejen samu výrobu, nýbrž i její organizaci a
přináší s sebou nevyhnutelné změny stavějící člověka
do nového vztahu jak k přírodě a k technice, tak i ke
společnosti
8 stupňů
 Nultý:
◦ konvenční obráběcí stroje, pracovní
prostředky a řízení vlastního výrobního
procesu
◦ př. doprava obrobků jeřábem, upínání
obrobků na obráběcím stroji, upínání
nářadí ručně, řízení výrobního střediska
mistrem a dispečery

9
16.2.2015

První:

komplexní mechanizace technologického procesu
konvenční obráběcí stroje
mechanizovaná výměna nástrojů
přímé řízení vlastního výrobního procesu provádí
řídící technik
◦ vychystávání nástrojů, výrobních linek i obrobků
pro vlastní obrábění se uskutečňuje na zvláštním
pracovišti mimo stroj
◦
◦
◦
◦

•
Třetí:
◦ výrobní středisko složeno pouze z NC
obráběcích strojů a NC obráběcích
center
◦ technologický proces zcela
automatizováno
◦ ostatní stejné jako u výrobního
střediska druhého stupně
Pátý:
– skladba NC obráběcích strojů umožňuje aplikovat různé
formy přímého řízení technologických procesů
počítačem, což umožňuje vyloučit nezbytnost
přítomnosti operátorů u obráběcích strojů
– mezioperační
p
doprava
p
zajištěna
j
automatickým
ý zařízením
s číslicovým řízením podle lhůtového rozvrhu, který je
uložen v paměti řídícího počítače výrobního procesu
– výrobní soustavy s vysokým stupněm automatizace
výrobního procesu
– charakterizované rychlým přechodem od výroby jedné
skupiny součástí ke druhé
– náleží sem pružné výrobní systémy (PVS)

•
Druhý:
◦ vybavení i číslicově řízenými stroji
◦ dílčí automatizace se týká hlavně
přípravy programů pro NC obráběcí
stroje
◦ přímé řízení výrobního procesu řídící
technik na základě informací výpočetní
techniky ve výrobním procesu
Čtvrtý:
◦ výrobní středisko s úplnou automatizací
procesu obrábění, manipulace a
skladování
◦ ostatní znaky shodné s 3. stupněm
◦ integrované výrobní úseky nižšího
stupně
Šestý
– znaky v podstatě shodné s výrobním střediskem
pátého stupně
– navíc propojení řídícího počítače výrobního a
technologického procesu do jednoho funkčního
celku
– vyšší výrobní soustavy
– tvořené několika středisky 5. stupně
– s určitým hierarchickým uspořádáním
– liší se velikosti a složitosti vnitřní struktury (např.
PVS TOS Olomouc, TOS Hostivař aj.)
10
16.2.2015

Sedmý:
◦ výrobní středisko 6. stupně s vyšším
stupněm řízení výroby centrálními
počítači přes hierarchii dílčích počítačů
(
(CAM,
CAD, CAPP))
◦ automatizované výrobní závody, kde
lidé vykonávají pouze dohlížecí funkci výroba je tak nezávislá na pracovním
fondu společnosti, tj. na lidském činiteli
Automatizační projekt
Průmyslové poradenství
Příprava projektu
Problematiku realizace komplexních automatizačních projektů a
spolu s ní i otázky očekávání, skutečnosti a trendů v oboru
automatizace výrobních procesů a technologií je přitom nutné
diskutovat ze dvou odlišných pozic, tj. z pohledu:
 Investorské a uživatelské sféry, která na základě svých
technických, ekonomických a sociálních úvah rozhoduje o
vlastnostech a realizaci automatizovaných systémů.
 Dodavatelské sféry, která svými hmotnými dodávkami a
inženýrskými službami konkrétní automatizované systémy
projektuje, vytváří a kompletuje a popř. i udržuje.
Vedení realizace
Dodávky automatizační techniky
Inženýrské služby
Projekční práce
Elektrotechnické dodávky
práce
Montážní a instalační p
y prvků
p
měření a regulace
g
Dodávky
Vývoj aplikačního softwaru
Dodávky periferií a počítačového
Uvedení softwaru do provozu
Školení
Oba úhly pohledu přitom považujeme za rovnocenně důležité.
Servis
Zabezpečení provozuschopnosti
Technologie
U investorské a uživatelské sféry můžeme za
nejvýznamnější považovat následujících sedm očekávání:
•
I bez alespoň základních znalostí o automatizaci a bez schopnosti
formulovat požadavky na cílové technicko ekonomické parametry
automatizované technologie na straně uživatele je možné si takovouto vágně
specifikovanou dodávku objednat, zaručit její zprovoznění a docílit nějakých
kvantifikovatelných efektů.
•
Realizaci dílčích dodávek pro automatizovanou technologii a jejich
kompletaci lze ponechat zcela na subdodavatelích, a tudíž není nutné
kvalifikované vedení realizace takovéto akce.
•
Všichni dodavatelé nabízejí totéž a v praxi tedy rozhoduje pouze cena jejich
dodávek (představa navazující na představu ad 2).
•
Výkonný, komfortní a spolehlivý řídicí systém pro ovládání automatizované
technologie lze dostat na trhu za málo peněz.
•
Spolehlivost a provozní parametry strojně a technologicky nedokonalé
výrobní nebo manipulační technologie, navíc svým charakterem a
vybaveností neodpovídající principům automatizovatelnosti, lze bez
jakýchkoli zásahů „dohnat“ kvalitním a výkonným řídicím systémem (který
„dokáže všechno“).
•
Novou, automatizovanou technologii lze efektivně provozovat bez
kvalifikačně adekvátně připraveného pracovního týmu konečného uživatele.
•
K udržení nové, automatizované technologie v chodu postačí stávající
servisní strategie.
11
16.2.2015
U dodavatelské sféry můžeme za nejvýznamnější považovat
následujících pět očekávání:
• Automatizace výroby bude mít spíše charakter rutinních operací slepého
střeva než složitých neurochirurgických operací: tato představa, ve spojení s
nepřiměřenou sebejistotou řady subjektů dodavatelské sféry, našla potom
uplatnění v názorech, že lze snadno vyřešit jakoukoliv automatizační úlohu.
• Automatizační know-how bude sestávat zejména z poznatků oboru
informačních technologií a nebude zahrnovat širší technologicky orientované
znalosti z příslušných průmyslových oborů.
• Pro úspěšnou realizaci bude stačit kompetentní dodavatel (systémy „na klíč“)
a že začleňovat uživatele (navíc ne zcela kompetentního) do procesu realizace
automatizačního projektu není nutné.
• V případě realizace automatizačních projektů na principu vyšších
dodavatelských modelů bude role generálního (popř. vyššího) dodavatele
svěřována výlučně dodavatelům stavební, popř. technologické části investice.
• Realizace případných složitějších automatizačních projektů se bude řídit
stejnými nebo podobnými zákonitostmi jako realizace projektů jednodušších.
Rušivé vlivy na automatizační projekt mohou vzniknout v
důsledku např.:
• nedostatečné kompetence subjektu, který převzal úlohu
generálního dodavatele automatizačního projektu;
• nekvalifikovaného přiřazení úloh jednotlivým prvkům
subdodavatelské struktury;
• nesprávné specifikace požadavků na jednotlivé prvky
subdodavatelské struktury;
• výběru
ý
subdodavatelů,, kteří jjsou zdrojem
j
p
potíží;;
• velkým množstvím změn v průběhu realizace projektu;
• tlakem na uvedení nedostatečně otestované automatizované
technologie do provozu;
• nízkou kvalitou koordinační a organizační práce na všech
úrovních realizace automatizačního projektu.







Automatizace se může vyplatit jen pro
hromadnou výrobu a ne pro naši firmu, která
vyrábí v malých sériích a některé výrobky
dokonce jako kusovou výrobu na objednávku
Automatizace je jen pro velké firmy
firmy, které
mají možnost vytvořit si velké finanční
prostředky, a které si mohou dovolit
zaměstnávat specialisty na zavádění
automatizace



Automatizace je tak drahá, že se nemůže
vyplatit.
Automatizace je nespolehlivá a přináší jen
nejistotu a problémy
Automatizace je zbytečná a lze se bez ní
obejít.
Automatizace je neužitečná a představuje jen
hraní s technickými novinkami.
Automatizace je složitá věc, a její zavedení je
nad síly naší firmy.
Automatizace je reklamní slogan firem, které
vyrábějí automatizační techniku a potřebují ji
prodávat, aby se uživily
Na automatizaci nemáme finanční prostředky.
Ty které máme musíme vynaložit na
důležitější věci
Na problémy s pojené s automatizací
nemámečas. Musíme řešit otázky spojené s
prosperitou firmy.
12
16.2.2015







Současné trendy v
automatizaci
Zkrácení průběžné doby výroby
Možnost rychle reagovat na požadavky
zákazníka
Podstatné zvýšení kvality
Udržení vysoké
U
y
p
produkce
Snížení výrobních nákladů
Zvýšení stability výrobního procesu
Optimalizace výrobního procesu
Zajištění rychlých a přesných informací o
stavu a průběhu celého výrobním procesu.
Traditional Automation View
Information
Technology (IT)
T
Customer
View
Business Planning / ERP
Corporate
Business Planning /
ERP
Other
Plant(s)
Manufacturing
g Execution Systems
y
GAP
Industrial
Automation
Totally Integrated Automation
Supplier
Process
Optimization
Process
Automation
e-Business Integration
Corporate
Corporate
5
Plant
Area
4
M
Manufacturing
f
i
E
Execution
i
S
Systems
3
Process Optimization
Unit
Instrumentatio
n
Other
Plant(s)
Loop
Field
Plant
Area
Unit
Process Automation
2
Loop
1
Instrumentation
Industrial
Infformation
Automation Tech
hnology (IT)

Field
1. Úplně integrovaná automatizace
Automation Industry
Trends
Základní pojmy
ERP
MES
strategické řízení a plánování
Informační a řídicí systém výroby
SCADA
dohlížecí řízení a sběr dat
HMI
komunikace s operátorem
řídicí smyčky
Relationship
Management
Level
ekonomické
řízení
1995
E-Commerce Solutions
Customer Relationship Mgment
Supply Chain Management
E-Procurement Solutions
2000
Integrated
E-Business
Solutions
sběr dat, optimalizace,
i t li
inteligentní
t í ří
řízeníí ...
Enterprise
Management
Level
Enterprise Resource Planning
Corporate / Factory Finances
Human Resource Management
g
Database Management
Enterprise Asset Management
DCS
Factory Mgmt
Level
Manufacturing Execution Systems
Gateways of
distribuované řízení
technologie
Automation
and Control
Level
polní instrumentace
TECHNOLOGICKÉ ZAŘÍZENÍ
Business Process
Integration
Completely
integrated
Solutions for
the Automation
of Business
and
Manufacturing
Processes
Advanced Control / OptimizationIntegration
Open Control Systems
Process Control Applications
Human Machine Interface
Software TrendsIslands of Software
>
Gateways of
Integration
IndustrialIT
Integrated
Automation
Solutions
Loose Integration Full Integration
1. Vertikální integrace řídicích a informačních systémů
13
16.2.2015
Relationship
Management
Level
Enterprise
Management
Level
Factory Mgmt
Level
Automation
and Control
Level
Manufacturing Execution
Systems
Informační a řídicí systémy výroby
Funkce:
E-Commerce Solutions
Customer Relationship Mgment
Supply Chain Management
E-Procurement Solutions
Enterprise Resource Planning
Corporate / Factory Finances
Human Resource Management
Database Management
Enterprise Asset Management
Integrated
E-Business
Solutions
Advanced Control / Optimization
Open Control Systems
Process Control Applications
Human Machine Interface
2. Přidělování zdrojů
Business Process
Integration
5. Sledování pracovníků
6. Řízení údržby
7. Ovládání procesu
8. Sběr dat
ANSI/ISA
S95
Integrated
Automation
Solutions
Relationship
Management
Level
3. Dispečerské řízení
4. Sledování toku
materiálu
Gateways of
Integration
Manufacturing Execution
Systems
1. Krátkodobé
rozvrhování
Posun významu pojmu
automatizace
9. Analýza výkonnosti
10. Řízení jakosti
11. Správa
dokumentace
http://www.mesa.org
Enterprise
Management
Level
Factory Mgmt
Level
Automation
and Control
Level
Zvyšování tržní hodnoty
celého podniku
Integrated
Optimální využití všech aktiv
E-Business
podniku v měnícím se prostředí
Solutions
Řízení celého výrobního
řetězce v podniku:
Gateways
of
operace výrobní, předcházející,
Integration
následující i souběžné
CIM
MES
model PERA
(http://www.mesa.org)
S88
Dříve:
výroby
Řízení činnosti výrobních zařízení
Jedna část výrobního řetězce
Completely
integrated
Solutions for
the Automation
i
off B
Business
and
Manufacturing
Processes
B
Business
i
P
Process
Integration
(http://www.pera.net)
Zlepšování kvality a efektivity
Nyní:
S95
Integrated
Automation
Solutions
S95 - http://www.wbf.org
6. Od řízení procesů k optimalizaci využití hmotných prostředků
Common Platform Architecture
Web Browsers
General Purpose PC Workstations
• Windows XP, .Net Architecture
• XML
Standard Software
Products
World Wide Web Connection
Enterprise Management Software for:
•Human System Interface
•Engineering Tools
•Historical Data Collection
•Asset Optimization
•Batch Control
Ethernet Communication
Ethernet Communication
Industrial Controllers
•Purpose Built or PC Based
•Windows CE 3.0, Web servers
•OPC Communication
Control Software for:
•Process Control
•SCADA
•Discreet Robotics
•Transmission Network Protection
•Safety
Industry Standard Fieldbus
Industry Standard Fieldbus
Intelligent Field Devices
2. Maximální využití HW a SW standardů
Úplná integrace
umožňuje:
• 0perators always had real time access to updated, accurate and
current documentation...
• Engineers could configure the whole plant from pre-defined objects
containing all information ...
Sensors, Actuators, RTUs, Robotics, ...
COM/DCOM, IExplorer, ActiveX, OPC, XML komunikace
Ease of Use in all
Contexts
Immediate access to all relevant information about plant entities, from
all contexts, with a mouse click
Objects
Alarm
Aspects
• Maintenance personnel always and everywhere had real time access to
all alarm information, equipment data, drawings etc ...
Mech Drawing
• Salesmen always had real time access to production rates, plans, order
situation, free resources, raw materials, ...
Eng Spec
Live Video
14
16.2.2015
A Powerful ABB Integration Framework 2
A Powerful ABB Integration Framework
Aspects
Control
Builder
Control
Real
Object
Model
Object
Stock report
Real
Object
Faceplate
Model
Object
Product
specification
Active
Graphics
System B
System C
System D
User
interface
User
interface
User
interface
Application
Application
Application
Application
Database
Database
Database
Export /
Import
Generation 1:
Interfaced
Systems
Production
schedule
IFS
Trend
Trends
Mechanical
drawing
AutoCAD
System A
System B
System C
System D
User
interface
Application
Application
Application
Application
Generation 3:
Cooperative
S
Systems
3095 Hmotnostní průtokoměr
Beta Ratio
Pressure
Isentropic Exp.
DP
Units Conversion
Factor
System A
System B
System C
User
interface
User
interface
User
interface
Application
Application
Application
Database
Database
Database
DP(
DP(
)
Qmass = N Cd E Y1 d2
Discharge
Coefficient
Pomě
Pom
ěr Beta
Database
Aspect
Directory
Jazyk XML
Multiagentní systémy
Inteligentní polní přístroje
Expanzní koeficient
Export /
Import
Export /
Import
Reports
Generation 2:
Totally
Integrated
Systems
Database
Microsoft
Word
Report
Evolution of Integrated
Systems
User
interface
Microsoft
Excel
Operating
procedures
Graphics
System A
Aspect Systems
Aspects
Aspect
Applications
Systems
Pipe I.D.
Orifice Bore
Temp
Velocity of Approach Factor
Reynoldsovo č.
Bore of Differential
prod.
Temp.
Hustota
Beta Ratio
Temp.
Compress. Factor
Gas Constant
Molecular Weight
Fluid Constants
Zadané hodnoty Pressure
Temp.
Pipe I.D.
DP
Velocity
Viscosity Temp
Density
Měř
ěřené
ené
Pressure
Temp
Compress. Factor
Gas Constant
Vypoč
Vypo
čtené
3. „Inteligentní“ polní přístroje
8700 Indukční průtokoměr :
Analogový vstup (AI)
PID Funkční blok (PID)
Řídicí strategie realizované ve
sběrnicích a polních přístrojích
Signálový selektor
Signálová charakteristika
Foundation Fieldbus
Analogový výstup (AO)
Diskrétní vstup (DI)
Diskrétní výstup (DO)
15
16.2.2015
Foundation Fieldbus
Rozhraní
H2 - H1
H1
•
•
•
•
•
•
Datová sběrnice
H1
H2
Fieldbus
vst./výst.
Vysokorychlostní Ethernet - H2
H1
Sdružovací
krabice
H1
H1- Segment
H1
Jazyky IEC 1131-3
Adaptivní řízení
Fuzzy logika
Modelování procesu
Diagnostika procesu, zařízení i regulátoru
Možnosti komunikace
až 16 přístrojůaž 1900 m
Přichází:
 Vícerozměrové řízení celých provozních jednotek
 Model predictive control
Samostatná
připojení
Připojení s
odbočkami
Připojení za sebou
Pozn.
Zakončovací členy a napájecí zdroj nejsou znázorněny
4. Stírání rozdílů mezi regulátory, programovatelnými automaty
a osobními počítači
Digitální komunikace a napájení přístrojů je realizováno
prostřednictvím jednoho páru vodičů
Fáze implementace diagnostiky
Řízení procesu Plus Asset
Management
Diagnostika
provozu
Spolupráce
úroveň 4
Diagnostika
funkčních
celků
+
Měří,
řídí a
reguluje
OBSAH
procesu
Měří,
řídí a
zabezpečuje
ZAŘÍZENÍ
ovládající
proces
Diagnostika
přístrojů
Proces a
zařízení
úroveň 3
Fisher
Pohony, součástky
ventily, propojení
úroveň 2
Diagnostika komunikace
úroveň 1
Elektronika
Fisher
komunikace
5. Integrace systémů řízení a systémů prediktivní údržby
Základní diagnostika
Analýza dat
Rozlišitelnost vysílače umožňuje nejen měření procesu ALE i
zařízení, která proces ovládají.
“Blokované impulsní potrubí
vyžadující opravu do 12 dní”
Měřená veličina
Úroveň šumu
“Normální”
“Porucha vysilače”
“Ventil FCV321
kavitace”
“Čerpadlo P123 má vadné
ložisko-oprava ihned”
čas
čas
6. Od řízení procesů k optimalizaci využití hmotných prostředků
16
16.2.2015
Profit
Design
limit
Plant Optimization
Opportunity
Maximize Plant Uptime
Řízení procesů
Throughput
Řízení výroby
Řízení údržby
Lost opportunity
Operating
target
Break Even
DeltaV™ distribuovaný řídicí
systém
Plant upset
Loss
Partial shut-down
Time
Shut-down
Preventing plant upsets and maintaining assets
at or near design operating limits
presents an opportunity to maximize profits
6. Správa podnikových hmotných prostředků
DeltaV - moderní formy řízení
– DeltaV Inspect
– DeltaV Tune
Metody UI v totální
automatizaci
Multiagentní systémy:
Device / loop
performance monitor
plánování a rozhodování
prediktivní diagnostika
operativní řízení výroby
softwarová integrace zděděných systémů
Metody:
metody rozpoznávání
neuronové sítě
fuzzy logika
případové uvažování
metody strojového učení
expertní systémy
Nastavení optimálních
parametrů řízení
– DeltaV Fuzzy
Zlepšení regulace
D lt V Simulate
Si
l t
– DeltaV
Simulace řízení pro
á í a výcvik
ý ik
testování
operátorů
– DeltaV Predict
Víceparametrové
prediktivní řízení
– DeltaV Neural
Virtuální
(softwarová) čidla
– Plant-Wide
Optimization
Integrované aplikace
8. Aplikace metod umělé inteligence
7. Aplikace pokročilých metod řízení
Internet „bere všechno“
Business Planning /
ERP
Other
Plant(s)
Služby v totální automatizaci
e-Business Integration
Corporate
2.
3.
4.
Enterprise
Automation
Plant
Transparent
Factory
1.
5.
Area
Unit
IndustrialIT
9. Integrace obchodních řetězců, průhledná továrna
6.
7.
Systémový přístup k návrhu, realizaci a údržbě
integrovaných řídicích systémů
Jeden dodavatel partnerem zákazníka během celého
životního cyklu zařízení – sdílení rizika
Vyčleňování (outsourcing) servisu i práce řídicích inženýrů
Řízení projektů on-line – virtuální automatizační projekt:
http://plantweb.emersonprocess.com/home/index.asp
Siemens: nyní 60% dodávky a 40% služby
za 10 let 30% dodávky a 70% služby
Hostování řídicích systémů v serverových farmách
Pronajímání řídicího software (ASP)
Loop
Field
10. Rozvoj služeb
17
16.2.2015
ředitelé koncových uživatelů vyžadují řešení:
•Účast na integraci provozních a podnikových řídicích systémů
•Působení v prostředí e-podniku
•Působení jako projektový manažer
Schopnost ústní a písemné komunikace
Schopnost naslouchat a chápat
Systémový přístup k projektům
Schopnost týmové práce
Specifické technické znalosti: OPC, IEC 1131, XML, S88, S95, …
ředitelé v průmyslu řídicích systémů:
Dobré komunikační schopnosti absolutně nezbytné
Schopnost týmové práce
Schopnost myslet a pracovat samostatně, motivace a nápady
Schopnost rychle se učit nové věci
Pozornost k detailu (dokumentace, programování)
Současné trendy v automatizaci:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9
9.
10.
11.
Vertikální integrace řídicích a informačních systémů
Maximální využití HW a SW standardů
Aplikace inteligentních polních přístrojů
Stírání rozdílů mezi PLC, regulátory a PC
Integrace systémů řízení se systémy preventivní údržby
Od řízení procesů k optimalizaci využití hmotných prostředků
Aplikace pokročilých metod řízení
Aplikace metod umělé inteligence
I t
Internet
t „bere
b
vše“
š “
Rozvoj služeb v totální automatizaci
Změny ve výuce oboru
Ovlivňovány rozvojem informačních technologií a umělé inteligence
a změnami vztahů mezi výrobcem a zákazníkem.
Dnešní investice do automatizace českých
podniků je investicí do jejich úspěchů v
budoucnosti a tím i do příští prosperity naší
republiky
DĚKUJI ZA POZORNOST

18