Virksomhedsdrift og produktionsoptimering – Teknologi

Fotolia 76063561 L

 Denne del af e-materialerne handler om automation og indeholder:

Download materialerne som en samlet pdf-fil her

Hvad er automation?

  • Automation er konstruktionsmæssige forhold og tiltag ved produktionsapparatet, som kan hjælpe til effektivisering af produktionen.
  • Automation er noget, som kan hjælpe og skåne medarbejdere.
  • Automation kan være det der muliggør at producere specielle produkter eller det, som er medvirkende til et ensartet produkt ved høje styktal.
  • Automation kan også være et innovativt middel til at se og skabe nye produkter.
  • Automation er en planlagt og gennemtænkt anvendelse af forskellige komponenter fra forskellige tekniske discipliner, som alle bidrager til udførsel af, og kontrol af, produktionsprocesser og proceseksekveringen.
  • Automation tjener til opretholdelse og muliggørelse af et selvkørende og selvovervågende samspil af mange forskellige komponenter med veldefinerede funktioner samt til understøttelse af primært mekaniske produktive/forædlende hændelser i et bestemt og velkoordineret forløb med henblik på at få et veldefineret, ikke overraskende, reproducerbart og optimeret resultat.
  • Automation kræver viden fra, og et samspil mellem, mange forskellige tekniske discipliner.
  • Automation er tekniske tiltag, som faciliterer en arbejdsproces eller en forædlings/bearbejdningsproces.
  • Automation er noget som fremadrettet tænkes ind i processer og maskiner allerede i engineering fasen. 

Hvad er formålet med automation?

Populært sagt er formålet med automation / automatisering af produktion blandt andet:

Effektivisering:

  • Højere styktal pr. tidsenhed
  • Bedre materialeudnyttelse
  • Produktensartethed – ensartet kvalitet - høj kvalitet
  • Reducering af faste og variable enhedsomkostninger

Hjælp til medarbejdere:

  • Fysisk og psykisk krævende processer overlades til automatiserede maskiner
  • Minimering af EGA (Ensidigt Gentaget Arbejde)
  • Generel sikring af et forsvarligt arbejdsmiljø

Innovative tiltag:

  • Ny teknologi kan give bedre produkter eller helt nye produkter
  • Fastholdelse af positionen på eksisterende markeder eller nye markeder
  • Nye produkter kan være betinget af ny og innovativ teknologi

Det er helt naturligt, at der på eksisterende fabrikker og ved eksisterende produktionslinjer i første omgang oftest tænkes på punkterne under effektivisering, når man siger automation. Bemærk, at der er mange ting i spil under punktet effektivisering og at listen næppe er fyldestgørende. Dette betyder blandt andet, at der kan fokuseres på vidt forskellige områder, når man ønsker at effektivisere og optimere en eksisterende produktion ved hjælp af yderligere automationstiltag eller indførelse af ny teknologi.

Hvad kræver automationsprocessen?

Dedikerede komponenter 

Automation er et planlagt, et koordineret og fremfor alt et struktureret samspil mellem forskelige komponenter.

Der findes et hav af forskellige automationskomponenter. Det er vigtigt at være bevidst om, at en automationsløsning altid indeholder et samspil mellem en eller flere af disse komponenter. Følgende er en kortfattet liste over nogle af de mest almindelige komponenter.

Hydrauliske komponenter

Hydrauliske komponenter er komponenter, som oftest bruges til at drive, løfte, klemme, klippe, bøje og til at fastholde emner med. Det er, forenklet sagt, mekanisk bevægelige dele, som drives af hydraulikolie under højt tryk og de er kendetegnet ved at være meget kraftfulde. De arbejder (bevæger sig) når olien pumpes rundt i et til formålet designet system af kraftige slanger og ventiler mm. Anvendelsen af hydraulik er mangeartet, men er kendetegnet ved at være kraftfuldt.

Download faktaark om hydrauliske komponenter her.

Pneumatiske komponenter 

Pneumatiske komponenter er komponenter, som ligner hydrauliske komponenter, men de er lettere, mindre kraftfulde, og ofte hurtigere i deres bevægelser. De arbejder (bevæger sig) ved hjælp af trykluft og det foregår ved, at trykluften ledes rundt i et til formålet designet system af slanger og ventiler. Pneumatiske komponenter bruges ofte til at guide, fiksere eller skubbe emner, men udviklingen på pneumatikområdet er stor og anvendelserne går i mange retninger ud over de nævnte.

Download faktaark om pneumatiske komponenter her.

Elektriske motorer

En elektromotor er en motor, som kører ved hjælp af elektricitet. Der findes en mængde forskellige el-motorer med vidt forskellige egenskaber. Helt grundlæggende er deres formål altid at få noget til at dreje rundt. Visse elektromotorer bruges til at drive noget med – det kan være transportbånd, roterende værktøj og andet, andre elektromotorer bruges til præcist at positionere emner eller værktøj med. Motortypen bestemmes af anvendelsen. Der findes meget forskellige motorer - nogle er små motorer (motorer i cd-afspillere), nogle lidt større (motoren i en håndboremaskine), mens andre er endnu større som eksempel motorer til pumpestationer.

Vision systemer

Vision systemer er systemer baseret på et eller flere digitale kameraer, som bruges til at overvåge dele af en produktionsproces. Systemernes formål kan være at signalere hvor noget er, om noget er ok eller om noget ikke er ok. Meget populært sagt er det ”kunstige øjne”, som giver proces-feedback til automationssystemets styrende del.

Download faktaark om vision systemer her

Følere / transducere

Komponenter, hvis formål det er at detektere noget, kaldes populært for følere / transducere. De er kendetegnet ved, at de omsætter en størrelse eller en hændelse til et signal, som kan detekteres andetsteds i systemet som et elektrisk signal (oftest).

Eksempler: Temperaturføler, trykføler, bevægelseskontakt, niveauføler, lysføler, fotocelle osv.

Robotter

Robotter er mere eller mindre selvstændige elektromekaniske enheder, som er optimeret til at kunne udføre en række meget veldefinerede bevægelser med høj gentagelsesfaktor, med større eller mindre præcision og ofte også høj hastighed. Robottens evne til at flytte tunge ting er afhængig af dens elektromekaniske egenskaber. 

Se video om tre forskellige typer robotter her:

Download faktaark om robotter her og læs mere om forskellige typer af robotter her.

Mekaniske komponenter

Når man taler automation, må man ikke glemme den mekaniske del af linjerne. Den mekaniske engineering er skelettet i hele produktionslinjen. Den mekaniske engineering gælder den eller de dele, som skal bringes til rette funktion og sikre et hensigtsmæssigt flow. 

Der findes rent mekaniske automatiseringskomponenter. Eksempelvis gearkasser, varmevekslere, vægtstænger, fjedre, støddæmpere, kontraventiler osv.

Overordnet styringskomponent: PLC 

Enhver fuld eller semiautomatiseret proces kræver en slags styringsenhed – populært sagt en slags tovholder. Denne enhed har til opgave at sikre korrekt sekvensering og korrekt udførsel af de rigtige processer på en produktionslinje. Til dette formål bruges en enhed, som kan behandle logik og proces feed-back i reel tid. Til dette anvendes en PLC. 

PLC er en forkortelse af Programmerbar Logisk Controller.

Download faktaark om PLC her.

Automation kræver også kendskab til normer

Som det kan læses i det foregående, er der et behov for viden på et vist niveau for at implementere automation. Næsten hver gruppe af de nævnte komponenter er en ingeniørdisciplin – eller kan let ophøjes til det - og det kræver en god projektleder – måske endda flere - at strukturere en ordentlig teknisk løsning.

Mange virksomheder besidder selv vedligeholdelsesfolk og teknisk personale, som vil kunne løfte dele af de opgaver, som følger med det at lade processer automatisere, men ofte vil der være behov for at få konsulentbistand.

Blandt andet fordi alle maskiner og installationer af udstyr, både som enkeltstående enheder og i den sammenhæng de nu er installeret i, skal overholde visse normer. Disse normer er meget omfattende, og det kan derfor være svært at have det fulde overblik over både den enkelte maskine/installation og dertil driften af virksomheden, som jo må være det primære for selve virksomheden.

Der er, lidt firkantet sagt, to overordnede normer på området nemlig Maskindirektivet og Stærkstrømsbekendtgørelsen. Omfanget af disse normer er meget omfattende og kræver indgående studier, ret stor teknisk indsigt og faktisk også implementeringserfaring for, at man med sikkerhed kan vide, at man lever op til dem.

Der kan også være andre normer, som er gældende. Særskilt findes der blandt andet regler for fødevarehåndtering, medicinalvarer, alt med kemi, alt med eksplosionsfare, direktiver for brand, miljødirektiver og bekendtgørelser og derudover kan der være specielle påbud til virksomheder på baggrund af indstillinger fra Arbejdstilsynet, diverse kommunale regler osv.  

Der er enorme mængder af materiale her – prøv eksempelvis at søge på nettet. Det giver ingen mening at lave en særskilt liste – man må forlade sig på normsamlinger og EN skrifter. Biblioteket på VIA er også et glimrende sted at søge materiale om dette emne.

Automation skulle jo gerne være et mål til at sikre rentabel og sikker drift – ikke noget som den enkelte virksomhed skal ”drukne” i af mangel på viden og tid.

Mange virksomheder har derfor stærke relationer til, - eller måske skulle man sige stærkt brug for konsulenthuse, automationshuse og maskinproducenter. De ses derfor, næsten altid, som aktive medspillere i automatiseringsplaner for de enkelte virksomheder. De har en forpligtigelse til at kende til indholdet af de ovennævnte normer, når de leverer løsninger.

Succesfuld automatisering kræver, at man optimerer en proces med det rette potentiale enten besparelsesmæssigt, produktforbedringsmæssigt eller som noget, der er en forbedrende foranstaltning for medarbejdere.

Succesfuld automatisering kræver, at man trækker på den rigtige viden enten in-house eller via eksterne konsulenter.

Automatiseringsparathed

Hvor meget automatisering kan min virksomhed klare og hvor skal den satse?

Sigtet med automatisering er som oftest effektivisering, men som tidligere nævnt i denne serie af dokumenter kan der også være tale om at lette arbejdsgange for medarbejdere eller om, at skabe muligheder for fremstilling af helt nye produkter. Det følgende omhandler ikke identificeringen af disse indsatsområder, men kun om den del som også altid skal vurderes, nemlig om man videnmæssigt kan løfte opgaven, hvis man indfører ny teknologi. Det gælder ikke mindst på områderne vedrørende den daglige drift og den generelle vedligehold af den nye teknologi.

Man kan med fordel bede en virksomhed om at vurdere, hvor den vil placere sig selv henne i det følgende skema. Skemaet tjener til at øge bevidstheden omkring muligheder og afhængighedsfaktorer. Der er ikke nogen sandhed eller entydig anbefaling at læse ud af skemaet – det er blot en pind til de overvejelser, der bør gøres.

Download faktaark her og læs mere om hvordan du kan bruge skemaet til at vurdere virksomhedens automatiseringsgrad.

Automation Model1

Automatiseringsgrad

”Er der adgang til den rette teknologi?”

Det kan være vanskeligt at vurdere hvor der kan automatiseres med udsigt til gevinst, og der er et afgørende element af strategi i alle anlægsinvesteringer for en virksomhed. Det er vigtigt at være klar over, hvad man vil og hvor man vil hen med sine investeringer, og det er vigtigt at vide om den rette teknologi findes for at virksomheden kan føre dens visioner og strategier ud i livet. 

Sat noget på spidsen kan problemstilingen illustreres med dette:

Urmennesket havde et behov for at kunne skære i ting og fandt ud, at man kunne få skarpe kanter frem på flintesten – altså havde de på den måde teknologien til at fremstille et værktøj til at skære i ting med.

Henry Fords vision var at fremstille grundlæggende ensartede biler i et meget højt styktal til en overkommelig pris. Hans vision var en effektiv og glidende masseproduktion med forskellige arbejdsstationer. Derfor skabte han ”selv” teknologien til det ved at omorganisere det at bygge en bil til en række af sammenhængende processer på et samlebånd.

Mennesket har længe drømt om at kunne flyve, og i 1860’erne fablede nogle endda om at kunne rejse til månen. Hvorfor skete det så først 100 år senere?  Fordi først da havde man teknologien til at det kunne lade sig gøre.

… her er tale om tre visioner, som alle viste sig mulige at udføre.

Spørgsmålet en virksomhed må søge at besvare er:

Er den nødvendige teknologi til rådighed for, at vi kan udføre vores visioner og planer? 

 Der groft sagt tre svar:

 1) Ja – den nødvendige teknologi er ”hyldevare”

Der findes i dag standardiserede løsninger på forskellige områder, som med lidt god vilje kan karakteriseres som hyldevarer indenfor automation. Enhver løsning vil dog altid have et indhold af en vis størrelse af specifik kundetilpasning. Et eksempel på en hyldevare kan være en løsning med en palleteringsrobot. Palleformater er til dels standardiserede og der findes masser af løsninger med palletering rundt om i landet. Dvs. at automationshuse hurtigt vil kunne afdække det specifikke i et givet firmas behov og derfor mere eller mindre let vil kunne rulle en tilpasset standardløsning ud. Hvis det pågældende firma i forvejen har en sådan løsning, vil det måske selv kunne udføre nogle af opgaverne i forbindelse med den nye robot. 

2) Ja, men kun hvis man kombinerer kendte ting og teknikker til noget helt nyt

Det kan også være, at der skal udvikles på en kendt model – dvs. at tilpasningsgraden er noget større end tidligere set, så man derfor er nødt til at indlede et udviklingssamarbejde med et konsulenthus og en maskinbygger. Det kan eksempelvis være ved helt nye produktionslinjer, hvor samspillet mellem kendte byggeblokke er anderledes end man tidligere har været vant til.

3) Nej!

Endelig kan der være situationer, hvor ingen kender til løsninger på området, samt at den eksisterende teknologi ikke er i stand til at løse problemerne. Typisk vil der så være tale om opgaver, som skal løftes op på forsknings og forsøgsniveau, hvilket jo straks stiller helt andre krav til tidsrammen for projekterne.

Et redskab til klassificering af opgaver, firmaernes formåen samt en vurdering af den eksisterende teknologi til løsning af et givet problem er søgt beskrevet og kvantificeret af Teknologisk Institut vhj. Genefke Skalaen:

Nyttige links

Her kan du downloade en grupperet samling af forskellige links, som alle har med automation at gøre.

Der er ikke en anbefalet læsestruktur i dette. Det kan også anbefales blot at google de forskellige ord fra introduktionsdokumenterne. Det giver adgang til mængder af information og gode billeder, og der er meget mere end disse links indikerer.

Download materialerne om automation som en samlet pdf-fil her.

E-materialerne er udviklet af Hans Christian Johansen, VIA University College.