Automatizācija un robotika nenovērsīs darbaspēka trūkumu — tās to pārdefinēs
Automatizācija bieži tiek pasniegta kā risinājums darbaspēka trūkumam ražošanā. No inženiertehniskā viedokļa šis pieņēmums ir nepilnīgs. Roboti, koboti, mašīnredzes sistēmas, autonomas platformas un ar mākslīgo intelektu atbalstītas vadības sistēmas var novērst atkārtotus uzdevumus, taču tās rada arī jaunas prasības attiecībā uz nodošanu ekspluatācijā, programmēšanu, apkopi, diagnostiku, procesu optimizāciju, kiberdrošību un operatoru apmācību.
Darbaspēka problēma nepazūd, kad manuāla darbība kļūst automatizēta. Tā vietā mainās nepieciešamo prasmju profils.
Automatizācija novērš uzdevumus, nevis atbildību
Rūpnieciskā automatizācija jau gadu desmitiem pārveido ražošanu. Kopš Unimate ieviešanas General Motors ražošanas līnijā 1961. gadā robotizētās sistēmas pakāpeniski ir pārņēmušas metināšanu, materiālu pārvietošanu, montāžu, iepakošanu, pārbaudi un citas atkārtotas darbības.
Mūsdienu sistēmas ir ievērojami sarežģītākas. Roboti var darboties kopā ar redzes sistēmām, spēka sensoriem, autonomo navigāciju, mašīnmācīšanos un aizvien sarežģītākām programmatūras arhitektūrām. Tomēr ikvienā automatizētā šūnā joprojām ir vajadzīgi cilvēki, kuri izprot procesu, konfigurē iekārtas, uztur aparatūru, interpretē diagnostikas informāciju un atjauno sistēmas darbību pēc nestandarta situācijām.
Šī atšķirība ir būtiska.
Robots var izpildīt ražošanas secību bez cilvēka iejaukšanās, taču ražošanas sistēma ap šo robotu joprojām ir atkarīga no inženiertehniskajām zināšanām. PLC programmatūrai, drošības ķēdēm, servopiedziņām, industriālajiem tīkliem, sensoriem, HMI, robotiem un procesa iekārtām jādarbojas kā integrētai sistēmai.
Galvenais darbaspēka trūkums pārvietojas uz augstākiem posmiem
Izvērtējot automatizācijas projektus, ražotāji bieži koncentrējas uz operatoru skaita samazināšanu. Sarežģītāks jautājums ir — kas notiek pēc uzstādīšanas.
Automatizēta līnija var samazināt cilvēku skaitu, kas nepieciešams atkārtotu darbību veikšanai, vienlaikus palielinot vajadzību pēc tehniķiem, kuri spēj diagnosticēt kļūmes vairākos vadības līmeņos.
Ražošanas apturēšanu var izraisīt bojāts tuvuma sensors, nepareizs PLC stāvoklis, sakaru taimauts, servopiedziņas kļūme, bloķēšanas nosacījums, drošības kontrollera nostrāde vai mehāniska problēma. Faktiskā pamatcēloņa noteikšanai nepieciešamas sistēmas līmeņa zināšanas, nevis tikai vienkāršas iekārtu ekspluatācijas prasmes.
Tāpēc apkope un vadības sistēmu inženierija kļūst arvien nozīmīgākas.
Personai, kas uztur automatizētu ražošanas līniju darbībā, var būt jāpārzina elektriskās shēmas, PLC loģika, industriālais Ethernet, kustību vadība, mērinstrumentācija, drošības sistēmas, robotika un mehāniskās saskarnes. Šādu prasmju kombināciju ir daudz grūtāk atrast nekā tradicionālu ražošanas operatoru.
Lielāka automatizācija var radīt vairāk specializētu darbavietu
Izplatīts pieņēmums ir, ka automatizācija tieši samazina nodarbinātību. Praksē ietekme lielā mērā ir atkarīga no tā, kā ražotāji ievieš šo tehnoloģiju.
Ļoti automatizētā ražotnē var būt vajadzīgs mazāk cilvēku atkārtotām manuālām darbībām, vienlaikus radot papildu amatus vadības sistēmu inženierijā, robotikā, iekārtu apkopē, procesu inženierijā, sistēmu integrācijā, datu analīzē un tehniskajā apmācībā.
No inženiertehniskā viedokļa tā nav pretruna.
Automatizācija maina cilvēku darba sadalījumu. Manuāla iejaukšanās samazinās, savukārt tehniskā atbildība palielinās.
Problēma ir tā, ka šos jaunos amatus ne vienmēr var aizpildīt, vienkārši dažas stundas pārkvalificējot operatoru. Rūpnieciskas vadības sistēmas problēmu novēršanai nepieciešama praktiska pieredze, strukturētas diagnostikas metodes un izpratne par aparatūras un programmatūras mijiedarbību.
Uzturēšanas iespējas jāieprojektē automatizācijas sistēmā
Ražotājiem jāuzskata uzturamība par inženiertehnisku prasību, nevis par vēlāk pārdomātu jautājumu.
Tehniski sarežģīta automatizācijas sistēma ne vienmēr ir laba ražošanas sistēma, ja apkopes personāls nespēj to efektīvi diagnosticēt.
Sistēmas projektēšanas laikā inženieriem jāņem vērā diagnostikas pārskatāmība, kļūmju identificēšana, rezerves daļu prasības, piekļuve elektriskajiem komponentiem, tīkla uzraudzība, trauksmju pārvaldība, dublēšanas procedūras un apkopes dokumentācija.
PLC programmās jābūt jēgpilniem tagiem un strukturētai diagnostikas loģikai. HMI sistēmām jāsniedz noderīga informācija par kļūmēm, nevis vispārīgi paziņojumi par trauksmi. Tīkla arhitektūrām jānodrošina, ka sakaru kļūmes ir identificējamas. Drošības sistēmām jāsniedz atbilstoša diagnostikas informācija, neveicinot nedrošu apiešanas praksi.
Šie lēmumi tieši ietekmē dīkstāvi.
Sistēma, kas katrā problēmu novēršanas reizē ietaupa vairākas sekundes, var sniegt būtiskus darbības uzlabojumus tūkstošiem ražošanas ciklu laikā. Tāpēc inženiertehniskais darbs pie diagnostikas un uzturamības var būt tikpat vērtīgs kā papildu automatizācijas funkcionalitāte.
Apmācību nevar nošķirt no automatizācijas inženierijas
Apmācība bieži tiek uzskatīta par automatizācijas projekta pēdējo posmu. Šāda pieeja rada nevajadzīgas problēmas.
Operatori un tehniķi jau no projekta sākuma jāuzskata par sistēmas lietotājiem. Viņu apmācības prasībām jāietekmē HMI izstrāde, trauksmju struktūras, apkopes procedūras, dokumentācija un nodošanas ekspluatācijā darbības.
Efektīvai apmācībai jāsniedz atbildes uz praktiskiem jautājumiem.
Kā izskatās normāls iekārtas stāvoklis? Kā operators var atšķirt procesa problēmu no iekārtas kļūmes? Kurām trauksmēm nepieciešama tūlītēja iejaukšanās? Kad jāizsauc apkopes personāls? Kā tehniķi var noteikt, vai problēma rodas sensorā, PLC, tīklā, piedziņā vai mehāniskajā aprīkojumā?
Šie jautājumi ir vērtīgāki nekā vienkārša darbinieku apmācīšana, kur spiest pogas.
Labākais tehniķis ne vienmēr ir labākais pasniedzējs
Ražotāji bieži uztic apmācību pienākumus vispieredzējušākajam darbiniekam. Tas var darboties, taču tehniskā kompetence un prasme mācīt ir atšķirīgas spējas.
Pieredzējis tehniķis pēc gadiem, kas pavadīti, strādājot ar konkrētu iekārtu, var intuitīvi diagnosticēt kļūmi. Tomēr jaunam tehniķim ir vajadzīga atkārtojama metode, kas izskaidro, kāpēc tiek veikts katrs diagnostikas solis.
Tāpēc efektīvai rūpnieciskajai apmācībai individuālā pieredze jāpārvērš dokumentētās procedūrās.
Problēmu novēršanas shēmas, elektriskās shēmas, PLC diagnostikas piemēri, trauksmju vēsture, apkopes kontrolsaraksti, simulācijas uzdevumi un kontrolēti kļūmju scenāriji var palīdzēt pārveidot nedokumentētas zināšanas nododamās zināšanās.
Tas ir īpaši svarīgi, jo pieredzējuši darbinieki dodas pensijā vai pāriet citos amatos. Ja kritiski svarīgas problēmu novēršanas zināšanas pastāv tikai kāda cilvēka atmiņā, ražotājs uzņemas būtisku darbības risku.
Automatizācijas projektos jāiekļauj prasmju arhitektūra
Noderīgs darbaspēka attīstības veids ir tieši sasaistīt tehniskās prasmes ar automatizācijas arhitektūru.
Piemēram, operatoram var būt nepieciešamas pamatzināšanas par HMI lietošanu, trauksmju interpretēšanu un drošas atjaunošanas procedūrām. Apkopes tehniķim var būt nepieciešamas elektrisko bojājumu novēršanas, sensoru diagnostikas, motoru vadības un piedziņu konfigurēšanas prasmes. Vadības sistēmu tehniķim var būt nepieciešamas PLC programmēšanas, industriālo tīklu, kustību vadības un strukturētas traucējummeklēšanas prasmes.
Augstāka līmeņa inženieriem papildus var būt nepieciešamas sistēmu arhitektūras, kiberdrošības, datu integrācijas, procesu optimizācijas un dzīves cikla pārvaldības prasmes.
Šāda pieeja padara apmācību izmērāmu.
Tā vietā, lai jautātu, vai darbinieki ir pabeiguši kursu, ražotāji var novērtēt, vai personāls spēj patstāvīgi veikt noteiktus tehniskos uzdevumus pieņemamā laikā un ar pieņemamu kļūdu līmeni.
Daudzveidīgu produktu ražošana maina automatizācijas līdzsvaru
Darbaspēka izaicinājums kļūst vēl sarežģītāks ražošanā ar lielu produktu daudzveidību un maziem ražošanas apjomiem.
Liela apjoma ražošana var attaisnot ļoti specializētu automatizāciju, jo viena un tā pati secība var tikt izpildīta tūkstošiem vai miljoniem reižu. Ražošana pēc individuāla pasūtījuma rada biežas produktu, instrumentu, recepšu un pārbaudes prasību izmaiņas, kā arī procesa pielāgojumus.
Šādā vidē elastība var būt vērtīgāka par maksimālu automatizāciju.
Augsti automatizēta sistēma, kurai ikreiz, mainoties produktam, nepieciešama plaša inženieru iesaiste, praktiskā ziņā var būt mazāk vērtīga nekā daļēji automatizēta sistēma, ko tehniķi var ātri pārkonfigurēt.
Tieši šeit cilvēku pieredze joprojām ir īpaši vērtīga.
Tāpēc ražotājiem automatizācija būtu jāvērtē, balstoties uz kopējo procesa ekonomiku, nevis robotu skaitu. Pārejas laiks, inženiertehniskais darbs, apkopes prasības, programmēšanas sarežģītība, kvalitātes prasības un operatoru elastība — tas viss jāiekļauj aprēķinā.
MI palielinās nepieciešamību pēc inženiertehniskā sprieduma
MI atbalstīta automatizācija šo līdzsvaru mainīs vēl vairāk.
MI var palīdzēt noteikt likumsakarības iekārtu datos, atklāt neparastu darbību, atbalstīt prognozējošo apkopi, optimizēt ražošanas parametrus un palīdzēt tehniķiem novērst traucējumus. Tomēr MI nenovērš nepieciešamību pēc inženiertehniskā sprieduma.
Nenormāls vibrācijas signāls joprojām prasa, lai kāds izprastu iekārtu. Negaidīta procesa novirze joprojām prasa, lai kāds noteiktu, vai tās cēlonis ir mērinstrumenti, vadības loģika, mehāniskās iekārtas, materiāla variācijas vai procesa apstākļi.
MI var samazināt informācijas atrašanai nepieciešamo laiku, taču tā automātiski nenodrošina atbildību par galīgo inženiertehnisko lēmumu.
Tāpēc nākotnes ražošanas organizācijām būs vajadzīgi cilvēki, kuri izprot gan rūpnieciskās sistēmas, gan digitālās tehnoloģijas.
Darbaspēka stratēģijai jāmainās līdz ar vadības stratēģiju
Ražotājiem jāpārtrauc automatizācijas ieguldījumu un darbaspēka attīstības uzskatīšana par atsevišķām programmām.
Kad ražotne papildina aprīkojumu ar robotiem, PLC vadītām iekārtām, redzes pārbaudes sistēmām, automatizētu materiālu apstrādi vai progresīvām kustību sistēmām, tās darbaspēka prasības mainās nekavējoties. Tāpēc apmācību plāni jāizstrādā vienlaikus ar automatizācijas arhitektūru.
Visefektīvākās ražotnes, visticamāk, apvienos trīs elementus: automatizāciju atkārtotiem darbiem, inženiertehniskās sistēmas ar jaudīgu diagnostiku un strukturētu apmācību, kas attīsta tehniskās spējas darbam ar šīm sistēmām.
Tas rada ilgtspējīgāku darbības modeli.
Automatizāciju nevajadzētu vērtēt tikai pēc tā, cik daudz manuālo uzdevumu izzūd. Tā jāvērtē arī pēc tā, cik efektīvi atlikušais darbaspēks spēj ekspluatēt, apkalpot, novērst problēmas automatizētajā sistēmā un to uzlabot.
Nākamā ražošanas priekšrocība būs tehniskās spējas
Nākamās desmitgades ražošanas darbaspēks atšķirsies no iepriekšējās desmitgades darbaspēka.
Roboti turpinās kļūt arvien spējīgāki. Koboti tiks izmantoti arī lietojumos, kuros iepriekš bija nepieciešams roku darbs. Mākslīgais intelekts arvien vairāk palīdzēs pārbaudēs, apkopē, plānošanā un procesu optimizācijā. Autonomās mobilās sistēmas pārņems arvien vairāk iekšējās loģistikas darbu.
Neviena no šīm pārmaiņām neatceļ vajadzību pēc kvalificētiem darbiniekiem.
Tā vietā tie paaugstina par rūpnīcu atbildīgo cilvēku tehnisko līmeni.
Ražotāji, kuri visvairāk iegūs no automatizācijas, ne vienmēr būs tie, kas uzstādīs visvairāk robotu. Tie būs uzņēmumi, kas spēs integrēt automatizāciju ar viegli uzturamu vadības arhitektūru, praktisku diagnostiku, strukturētu zināšanu nodošanu un nepārtrauktu darbaspēka attīstību.
Tāpēc tūlītējā darbaspēka problēma nav vienkārši cilvēku trūkums.
Trūkst cilvēku ar atbilstošām tehniskajām spējām, kas nepieciešamas arvien sarežģītākām rūpnieciskajām sistēmām.
Roboti maina darbu. Ražotājiem jāmaina veids, kā viņi attīsta cilvēkus, kuri robotus ekspluatē un apkalpo.
