4 стадии для полной автоматизации завода по производству бетонных блоков

Заветная мечта каждого владельца завода — это полная автономность его операций, без зависимости от человеческого труда и возможности человеческой ошибки. Хотя достижение полной автоматизации пока невозможно, индустрия производства бетонных блоков уже может сделать значительные шаги в этом направлении. Начальные этапы этого пути можно достичь с использованием современных технологий ИИ и робототехники, а дальнейшее совершенствование потребует значительных исследований и разработок.

Основной подход к созданию системы автопилота основан на данных. Крайне важно собирать и отслеживать в реальном времени три ключевых типа данных в процессе производства: настройки завода и технологические параметры, текущее состояние производственного процесса и параметры конечного продукта. Только сочетание этих трех наборов данных позволяет ИИ системе предоставлять рекомендации или даже самостоятельно регулировать параметры производства. Еще одним важным компонентом системы автопилота является набор исполнительных механизмов, которые должны управляться ИИ для выполнения задач, ранее выполняемых людьми.

В данной статье описаны несколько этапов на пути к полной автоматизации современного завода по производству бетонных блоков с использованием полусухого вибропресса, работающего в три смены. Каждый этап описывает необходимые технологические усовершенствования и их преимущества. Статья предназначена для читателей, знакомых с данной отраслью, без излишних разъяснений стандартных терминов и процессов.

Этап 0: Текущий отраслевой стандарт

На типичном заводе каждая смена состоит как минимум из одного оператора и двух сортировщиков. Оператор должен обладать достаточной квалификацией, чтобы управлять всеми операциями завода и оставаться на рабочем месте в течение всей смены. Сортировщики отвечают за отделение дефектных изделий от годных и должны быть внимательными, чтобы избежать ошибок. Только в периоды простоя они помогают с загрузкой упаковочных машин и уборкой.

Краткое описание этапа:

Этап 1: Система компьютерного зрения на базе ИИ

Первый шаг к автоматизации включает установку системы компьютерного зрения (CV), работающей на основе ИИ, способной проверять отформованные изделия на влажной стороне производства. Интегрированная система взвешивания, расположенная сразу после пресса, измеряет массу изделий, что позволяет вычислять среднюю плотность продукции.

С этой системой внимание оператора значительно снижается, так как любые аномалии в производственном процессе будут вызывать сигналы тревоги. Это позволяет оператору сосредоточиться на других задачах в течение смены. Подобный эффект можно достичь и на сухой стороне, передавая информацию о дефектах через систему отслеживания. Это снизит общую требуемую концентрацию внимания и уменьшит квалификационные требования к сортировщикам.

Краткое описание этапа:

• Количество работников: 9
• Влияние человеческого фактора: среднее
• Дополнительное оборудование:
• Система CV на влажной стороне (QuatroPBC)
• Система взвешивания
• RFID-система отслеживания

Этап 2: Полуавтоматическое управление процессом производства

На следующем этапе автоматизации устанавливаются дополнительные машины, направленные на повышение производительности. В этом этапе устанавливаются несколько критически важных систем:

• RFID-система для отслеживания продукции с влажной стороны на сухую,
• Дополнительная CV-система на сухой стороне для управления процессом сортировки (QuatroPBC/DS),
• Система сортировки продукции для замены дефектных изделий на годные,
• Система сброса изделий с доски для удаления всех бетонных блоков в случае обнаружения избыточных дефектных изделий.

Тем не менее, на этом этапе все еще требуется человеческое наблюдение. Должна быть введена новая должность — специалист по контролю качества. Он должен частично или полностью проверять партии продукции, обработанные ИИ, чтобы убедиться в правильности решений, принятых системой. Это особенно важно на ранних этапах, когда принятие решений ИИ еще не полностью надежно.

Роль специалиста будет заключаться в проверке решений ИИ с помощью визуальных инструментов, что займет около четырех часов в день для осмотра всего 24-часового рабочего дня завода. Этот процесс проверки будет осуществляться для продукции в камере отвердевания и не приведет к задержкам в производстве.

Установленная вторая CV-система на сухой стороне помогает обрабатывать дефекты, возникающие между влажной и сухой сторонами, и предоставляет точные координаты продукции для системы сортировки. Так как вероятность появления новых дефектов между влажной и сухой сторонами низка, все данные о несоответствиях могут быть проверены и подтверждены оператором на сухой стороне в реальном времени.

Краткое описание этапа:

• Количество работников: 4 (оператор на смену и специалист по контролю качества)
• Влияние человеческого фактора: среднее
• Дополнительное оборудование:
• CV-система на сухой стороне (QuatroPBC/DS)
• Система сброса изделий с доски
• Система сортировки продукции

Этап 3: Полностью автономное управление процессом производства

Когда будет собрано достаточное количество данных, система ИИ будет обучена работать автономно, исключив необходимость в специализированном менеджере по контролю качества. Периодические проверки могут все еще выполняться неполный рабочий день специалистом или удаленно аутсорсинговым сотрудником в качестве услуги. Непрерывное ручное наблюдение больше не будет необходимо, и завод сможет работать с минимальным участием человека.

Краткое описание этапа:

• Количество работников: 3
• Влияние человеческого фактора: низкое

Этап 4: Полная автоматизация с ИИ-системами контроля смеси и вибрации

Конечной задачей для полной автоматизации завода по производству бетонных блоков является автоматизация контроля условий смеси и процесса вибрации. В настоящее время требуется человеческое вмешательство для корректировки отклонений в консистенции материала или избыточной влажности. Точно так же процесс вибрации, критический для производства, зависит от множества факторов, таких как настройки машины, состояние форм и технические характеристики оборудования.

Однако с развитием технологий датчиков могут быть разработаны системы, способные в реальном времени мониторить и корректировать качество смеси и настройки вибрации. После интеграции этих систем с ядром ИИ завод будет способен работать в полностью автономном режиме.

Краткое описание этапа:

• Количество работников: 0
• Влияние человеческого фактора: отсутствует
• Дополнительное оборудование:
• Система контроля смеси (необходимы НИОКР)
• Система контроля вибрации (необходимы НИОКР)

Заключение

Для достижения полной автоматизации на заводе по производству бетонных блоков требуется установка или разработка нескольких ключевых систем:

• Система взвешивания досок для вычисления плотности, критически важный параметр для бетона;
• RFID-система отслеживания продукции на различных стадиях;
• Система компьютерного зрения для проверки продукции как на влажной, так и на сухой стороне и измерения их параметров;
• Системы сортировки и сброса для обработки дефектных изделий;
• Система контроля смеси для постоянного мониторинга состояния смеси (необходимы НИОКР);
• Система контроля вибрации для измерения воздействия вибрации на смесь в форме (необходимы НИОКР).

Все эти системы нельзя внедрить одновременно из-за их отсутствия или недостаточного распространения. Компания Quatromatic предлагает рассматривать путь к полной автоматизации как поэтапный процесс, состоящий из 4 шагов, которые должны быть преодолены поочередно.

На сегодняшний день реализация Этапа 1 возможна в любом заводе с установкой соответствующего устройства CV. Используя опыт современных производителей оборудования, интеграция устройства CV с остальными элементами производственной линии для достижения Этапа 2 является относительно простым процессом. Этап 3 вскоре станет реальностью для заводов по производству бетонных блоков, готовых внедрить этот инновационный подход в процесс производства, изменив некоторые роли сотрудников. Этап 4 представляет собой большие вызовы, так как требует обширных НИОКР в двух отдельных областях, но успешная реализация предыдущих этапов, вероятно, подтолкнет мировых лидеров в области контроля качества бетонной смеси и вибрационного контроля к более глубокому решению этих проблем.