Automatizace provozu továren

Automatizace provozu továren

Od výrobních systémů a zařízení se v současné době požaduje velmi mnoho funkcí. Jednotlivé přístroje musejí být schopné vzájemné komunikace a současně být jednoduše obsluhovatelné. Za samozřejmost platí jednotné programování a začlenění přístrojů do sítí. Předpokládá se rozvoj autodiagnostiky, adaptivního řízení a samooptimalizace. Největší evropský průmyslový veletrh v oboru automatizace Hannover Messe předvedl nejnovější stav techniky v oboru automatizace továren i tendence na nejbližší roky.

Uveďme několik myšlenek a názorů odborníků na budoucnost automatizační techniky, především v souvislosti s tématem přílohy tohoto čísla: roboty a výrobními linkami.

Pružnost není zadarmo
Pružnost automatizačních struktur je v první fázi řešení často spojena s vysokými náklady. Opakované změny výrobního sortimentu a zkracující se inovační cykly však způsobují to, že jiná než pružná automatizace není myslitelná.

Jeden z nejvíce se rozvíjejících oborů moderní automatizace je zpracování obrazu. Naplno se to projevilo v automobilovém průmyslu (obr. 1). Podle firmy Isra, dodavatele systémů zpracování obrazu pro průmyslovou robotiku, je nyní na řadě obalový průmysl, logistika, ale také montáž a kontrola povrchů vyrobených dílů. Zpracování obrazu se stále více uplatňuje i v neprůmyslových oborech, např. v medicíně.

Ke zvětšení pružnosti automatizačních řešení vede také uplatnění internetu. Každý robot a každé zařízení začleněné do výrobní linky dostanou své IP adresy a budou schopné nejen komunikovat s ostatními součástmi výrobní linky, ale také poskytovat data obsluze, managementu podniku i servisním pracovníkům (obr. 2).

Jednou ze špičkových aplikací automatizace ve strojírenské výrobě je výroba dílců v automobilce BMW v Dingolfinu. Je zde uplatněno centrální řízení a vizualizace v kombinaci s inteligentními decentralizovanými moduly snímačů a akčních členů. Své místo tu přitom vedle digitálních sběrnic a řídicích modulů našly i tradiční programovatelné automaty.

Montáž
Mimořádně pružné řešení pro montážní práce předvedla firma MA z Freiburgu. Jeho hybridní základní struktura se skládá z modulů – manuálních pracovišť, transportních linek a automatických stanic. Moduly mohou být snadno sestaveny do jakékoliv zákaznicky specifické montážní linky. Podmínkou jsou jasně a standardně definovaná rozhraní mezi moduly. Montáž a uvedení do provozu jsou potom velmi jednoduché a rychlé.

Jiné řešení tohoto úkolu bylo možné shlédnout i ve stánku institutu FhG-IPA (obr. 3).

Služby specialistů
Odborníci firmy Siemens soudí, že čím vyšší je stupeň automatizace, tím složitější je prostředí, v němž se musí projektanti a konstruktéři pohybovat. Výrobkově specifické návrhy strojů vyžadují, aby byli při konstrukci přítomni specialisté na řídicí techniku. Ti, aby mohli odvést kvalitní práci, potřebují být nejen odborníky, ale musejí také umět profesionálně komunikovat.

Čas při vzájemné komunikaci přitom šetří moderní komunikační prostředky: internet, bezdrátové přenosy dat, mobilní počítače, PDA atd. Je bezpodmínečně nutné, aby je všichni, kdo se na projektu podílejí, uměli efektivně využívat. Konzultace odborníků prostřednictvím celosvětové propojené sítě již nejsou hudbou budoucnosti.

Nárůst inteligence robotů
Robotům se implementují některé lidské vlastnosti a modely lidského uvažování. Zkoumá se, jak se budou tyto roboty-agenty chovat, budou-li postaveny před konkrétní úkoly. Například odborníci z Fraunhofer IPA vytvořili agenty, které naprogramovali tak, aby si mohly při plnění úkolu konkurovat. Z jejich chování se potom vybírá to, které nejlépe plní zadaný úkol. Roboty si mohou také navzájem pomáhat – přinést potřebný dílec, připravit podmínky pro práci dalšího robotu nebo dovést ke zdroji energie robot s vybitými akumulátory. Z počítačových simulací vyplynulo, že tyto multiagentní systémy mohou být v určitých situacích velmi úspěšné. Teoreticky by tak bylo možné provozovat celé továrny. Zatímco nyní při selhání jednoho stroje obvykle přestane pracovat celá linka, mohl by se pomocí této strategie operativně převést tok materiálu na okolní stroje, které by zastaly funkci porouchané buňky.

Do systému lze zavádět data ze souborů vytvořených v CAD a simulovat tak činnost nejen robotu, ale celé pracovní buňky (foto: Reis).

Virtuální realita
V centru pozornosti bylo na veletrhu také využití virtuální reality. Pomocí datové přilby a speciálních rukavic se může obsluha pohybovat v trojrozměrném simulovaném prostředí. Ve virtuální realitě se generuje zdánlivé pracovní prostředí, v němž si projektant, technolog nebo dělník může vyzkoušet všechny pracovní kroky. Díky virtuální realitě lze simulovat i složité procesy, jako např. rázové zkoušky automobilů. Virtuální realita pomáhá zkracovat dobu potřebnou pro vývoj nových produktů. Lze v ní nejen vytvořit model a simulovat jeho funkce, ale i navrhnout potřebné nástroje a výrobní postupy. Této technologii se říká rapid prototyping. Díky ní se i malé série mohou vyvíjet rychle, jednoduše a cenově úsporně.

Rozvoj simulace
Z rozvoje simulace profitují nejen velké automobilky a jiné průmyslové koncerny, ale i jejich subdodavatelé, kteří jsou stále více zapojeni do dodavatelských řetězců a toků výměny informací, jež se týkají i vývoje nových produktů. Využití sdílených simulačních modelů u automobilů např. umožňuje dodavateli virtuálně vestavět nový díl do vozu a simulovat jeho činnost přímo v modelu automobilu. To napomáhá včasnému odhalení závad, a také to zkracuje dobu potřebnou k vývoji nových typů vozidel.

Výhledy do budoucna
Nejbližším cílem v oboru automatiazace je tzv. digitalizovaná továrna, v níž se všechny výrobní procesy digitálně řídí a záznamy o výrobě digitálně zpracovávají a ukládají. Následným krokem budou pracoviště vybavená multifunkčními automatizovanými systémy s autonomně pracujícími roboty. Inteligentní snímače budou hlídat a zaznamenávat každý krok výrobního postupu. Sebemenší odchylky budou analyzovány tak, aby jejich příčiny mohly být odstraněny dříve, než se projeví jako chyba. Zásah může provést buď samotný systém, nebo servisní pracovník, a to i na dálku.

Pokud jde o robotiku, je podle firmy Fanuc teprve na začátku svého rozvoje. Schopnost vidění, citlivost v manipulaci, automatické učení a mobilita jsou novými vlastnostmi moderních robotů. Roboty mohou být integrovány do výrobních sítí a v jejich řízení, stejně jako jinde v automatizaci, se uplatní poznatky z umělé inteligence. Rozvíjet se budou také obslužné a servisní roboty.

Gustav Holub