Передовые производственные технологии

Дата публикации : 05 October 2024

Опубликовано : Parul Atri

Использование передовых производственных технологий способно изменить производственные процессы и открыть новые перспективы для бизнеса. Однако в ближайшем будущем маловероятно, что передовые технологии полностью заменят существующие.

Одна из причин этого заключается в том, что многие существующие технологии, особенно для мелкомасштабных предприятий, остаются эффективными и действенными. Кроме того, для некоторых предприятий, особенно малых, приобретение и обслуживание инструментов и программного обеспечения, необходимых для передового производства, может оказаться непомерно дорогим.

Кроме того, переход к передовым производственным технологиям требует значительных инвестиций в образование и обучение, чтобы подготовить работников к использованию и обслуживанию этих технологий. Следовательно, этот фактор, особенно для малых организаций, препятствует обучению своих сотрудников работе с передовыми производственными технологиями из-за недостатка инвестиций.

Производство лежит в основе всех технологических инноваций и разработок. Любые улучшения в производстве часто стимулируют рост бесчисленных других отраслей и предприятий, расположенных ниже по цепочке поставок. Использование передовых технологий и процессов для повышения конкурентоспособности обрабатывающей промышленности известно как передовое производство. Передовое производство использует гибкие методы производства, которые максимально эффективно используют капитальное оборудование и являются более действенными, производительными и быстро реагирующими. Хотя в некоторых ситуациях традиционные, специализированные методы все еще уместны, например, при длительных, предсказуемых производственных циклах, передовое производство способно справляться с различными производственными требованиями и массовой индивидуализацией, с которыми часто сталкиваются отрасли, без необходимости больших капиталовложений.

Передовые производственные технологии повышают производительность, предоставляя производителям возможность масштабировать производство в зависимости от потребностей и спроса рынка. Для интеграции производственной и коммерческой деятельности в непрерывный и эффективный процесс передовое производство опирается на информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). Это включает в себя все области цепочки создания стоимости, от разработки идей до вопросов утилизации. Для того чтобы производство оставалось на передовой, передовые производственные технологии, часто называемые «умным производством», имеют решающее значение.

Преимущества продвинутого уровня

Технологии производства

• Когда производственные процессы становятся более автоматизированными и экономичными, ресурсы могут быть в большей степени сосредоточены на исследованиях и разработках, что позволит внедрять новые и интересные продукты.
• Современные производственные технологии в целом более точны, последовательны и эффективны, что приводит к созданию продукции более высокого качества, которая более надежна, доступна и имеет разумную цену.
• Автоматизация производственных процессов способствует повышению эффективности производства, позволяя персоналу сосредоточиться на более творческой работе.
• Более гибкие производственные процессы и оптимизированное планирование и составление графиков позволяют повысить оперативность реагирования на рыночные изменения.

Перспективы развития рынка в будущем

Передовые производственные технологии

По прогнозам, объем мирового рынка передового производства достигнет примерно 78 миллиардов долларов США к 2035 году, при этом среднегодовой темп роста составит около 22% в прогнозируемый период 2023-2035 годов. Быстрый рост доходов рынка передового производства объясняется развитием технологий и растущей популярностью новых приложений. Участники отрасли передового производства имеют множество возможностей для повышения производственных мощностей и эффективности благодаря разработке новых методов, материалов и оборудования.

Цели передового производства

Целью передового производства является получение конкурентного преимущества на рынке, и оно достигает этого различными способами. Увеличение объёма производства, несомненно, является одной из главных целей передового производства. Чем больше продукции производится, тем больше её можно продать. Это не означает, что увеличение объёма производства — единственная цель современного производства. Можно улучшить и другие области, такие как оптимизация процессов и повышение эффективности. Например, передовое производство стремится сократить время разработки продукта, а также снизить себестоимость единицы продукции, содержание материалов, запасы материалов и количество неиспользуемого основного оборудования.

Виды передового производства

• Эффективное производство: В центре внимания этой работы — одновременное проектирование, в отличие от последовательного, которое также включает в себя проектирование, моделирование, физическое и компьютерное моделирование, передовые технологии производства и методы управления. Этот подход используется как в точном литье, так и в быстром прототипировании.
• Интеллектуальное производство: Применяет методы для увеличения срока службы и оптимального использования производственных мощностей с помощью ИКТ и связанных с ними логистических систем. Это достигается за счет эффективного мониторинга, планового технического обслуживания и ремонта.
• Эффективная организация: координация и эффективное использование промышленных ресурсов, как материальных, так и интеллектуальных. Это применяется к виртуальным тендерам, бизнесу, совместному использованию ресурсов и производственных мощностей, инновационным организационным структурам, инкубационным центрам, управлению знаниями, торговле и онлайн-коммерции.

Передовые производственные решения

• Искусственный интеллект и машинное обучение (ИИ) могут привести к полной трансформации производства. Хотя ИИ существует уже довольно давно, последние разработки, такие как облачные вычисления, большие данные и машинное обучение, выводят эту концепцию на передний план мировой экономики. ИИ в производстве может быть оптимизирован для обеспечения решений, основанных на данных в режиме реального времени, путем сбора данных из различных подразделений предприятия. Например, данные с производственной линии могут помочь рассчитать и спрогнозировать время производственного цикла и обеспечить точное планирование и составление графиков. Используя датчики, ИИ может контролировать качество продукции или состояние производственного оборудования. ИИ может использоваться в сфере закупок для точного прогнозирования спроса и соответствующего заказа необходимых сырьевых материалов. Прогнозируется, что к 2035 году ИИ способен обеспечить 40%-ный рост прибыли в обрабатывающей промышленности.
• Нанотехнологии: потребность в более мелких компонентах возрастает по мере уменьшения размеров наших устройств. Поскольку разработчикам необходимо уместить больше функциональности в компактную конструкцию, нанотехнологии все чаще выходят на передний план в ряде отраслей. Кроме того, наночастицы используются в химических и биологических приложениях, где они могут улучшать характеристики материалов, регулировать спектроскопию света и изменять химическую реактивность.
• Робототехника: Робототехника входит в список современных производственных процессов, что неудивительно, учитывая, что эти автоматизированные технологии позволяют осуществлять подъем тяжелых грузов, точное перемещение и соединение, а также повышать единообразие работы на многочисленных производственных участках. Промышленная робототехника невероятно полезна для выполнения опасных операций, поскольку она снижает риски для заинтересованных сторон, накладные расходы и отходы, одновременно обеспечивая более надежное, быстрое и экономичное производство товаров. Автомобильная, аэрокосмическая, кузнечно-прессовая, потребительская и многие другие отрасли промышленности часто используют роботов, и по мере развития нашего понимания робототехники растет и наша способность внедрять автоматизированные системы в другие области.
• Аддитивное производство: в аддитивном производстве используются программы САПР или 3D-сканеры объектов для управления машинами, позволяющими послойно наносить материал в точно заданных геометрических формах. Благодаря этому производители снижают вероятность отказа системы, что имеет множество преимуществ, таких как снижение веса, сложности и проблем с теплоотводом. Аддитивное производство приносит пользу аэрокосмической, медицинской, прототипной, автомобильной, потребительской и многим другим отраслям, и эти отрасли будут расширяться по мере того, как технология станет более доступной и простой в использовании.
• Лазерная обработка: Лазерная обработка и сварка, использующие лазерные технологии, позволяют быстро и с высокой точностью изготавливать изделия. Лазеры предотвращают образование трещин и некачественных соединений, сохраняя при этом целостность детали за счет точного контроля количества тепла, подаваемого в материал. Благодаря этим технологиям, производство сосудов под давлением, сварка бесконтактных датчиков, сварка аккумуляторов, производство чувствительной электроники и многих других изделий становится более безопасным и точным.

Отрасли, использующие

Передовые производственные технологии

Внедрение передовых технологий производства невозможно практически в любую компанию, которая может позволить себе использование композитных материалов или облачных вычислений. Успех возможен только при наличии развитой ИТ-инфраструктуры, как, например, в электромобилях, робототехнике, аэрокосмической отрасли и некоторых других сферах.

Список отраслей, которые сегодня преобразуются благодаря передовым производственным технологиям:

• Потребительские товары: На ранних этапах жизненного цикла разработки продукта 3D-печать отлично подходит для создания сложной бытовой электроники с реалистичной эстетикой и функциональностью. Быстрые и точные первые версии оказались полезными для спортивной продукции. Детальные архитектурные модели, реквизит и костюмы для развлекательных мероприятий — еще несколько примеров успешного применения. В ближайшие годы все больше потребительских товаров могут перейти на аддитивное производство, поскольку технология 3D-печати улучшает объем и скорость печати.
• Энергетика: Возможность быстрого создания специализированных, критически важных компонентов, способных выдерживать суровые условия, имеет решающее значение для успеха в энергетическом бизнесе. Разработка эффективных, легких, изготавливаемых по запросу компонентов и экологически чистых материалов с использованием аддитивного производства предлагает решения для различных задач и функциональных областей применения.
• Медицина: Решения для аддитивного производства используются в быстро развивающемся медицинском секторе для внедрения инноваций в практикующих врачей, пациентов и исследовательские учреждения. Производители медицинского оборудования используют различные твердые, гибкие, непрозрачные и прозрачные материалы для 3D-печати, создавая конструкции, которые стали более индивидуализированными, чем когда-либо прежде. Благодаря использованию компонентов хирургического класса, функциональных прототипов, реалистичных анатомических моделей и функциональных прототипов, передовые технологии производства позволяют создавать ранее немыслимые разработки для технологий, спасающих жизни. Ортопедические биоматериальные имплантаты, стоматологические устройства, предоперационные модели на основе КТ-сканирования, направляющие для пил и сверл, корпуса и инструменты, изготовленные на заказ, — это лишь некоторые из применений, меняющих медицинский сектор.

Новейшие инновации в

Передовые производственные технологии

• Моделирование: Вторым по популярности методом инновационного и управленческого анализа, используемым руководителями производственных предприятий, является моделирование. Моделирование поддерживает производство «точно в срок», что дает следующие преимущества: расчет необходимых ресурсов, времени, затраченного на обработку деталей в системе, времени транспортировки, а также эффективности использования оборудования и персонала. Используя интегрированное вычислительное материаловедение (ICME), инженеры-технологи могут разработать виртуальную модель продукта и протестировать ее характеристики в различных условиях, прежде чем приступать к реальному производству. Виртуальное производство позволяет моделировать производственные процессы, что очень помогает устранить неэффективность и оптимизировать производство.
• Дополненная реальность: для производственных техников дополненная реальность предоставляет подробное, захватывающее руководство по эксплуатации. Сотрудникам демонстрируется внутреннее устройство машин, что улучшает процесс обучения и сокращает неэффективные затраты времени и денег. Дополненная реальность может помочь в проведении технического обслуживания производственного оборудования. Поскольку приложения дополненной реальности инновационным образом сочетают реальную и виртуальную реальность, они могут помочь производителям оптимизировать производственный процесс. Это способствует правильности и оценке цифрового планирования в физической среде.

Будущее передового производства

Коботы, или коллаборативные роботы, предназначены для выполнения трудоемких или опасных работ вместе с людьми. Предполагается, что по мере развития технологии коботов их использование в производстве будет расти, повышая производительность и безопасность. Кроме того, производственная стратегия, известная как циклическое производство, ставит во главу угла сокращение отходов и повышение эффективности использования ресурсов. Использование возобновляемых источников энергии в процессе производства и создание изделий, которые легко разбираются и подлежат переработке, являются двумя аспектами этой стратегии.

Как небольшие организации могут ускорить внедрение передовых производственных технологий?

Для развития знаний и опыта в области передового производства малые предприятия могут сотрудничать со специалистами, такими как консультанты, эксперты и поставщики технологий. Это может помочь им преодолевать технические трудности, оставаться в курсе текущих событий и получать доступ к таким ресурсам, как финансирование и обучение. Кроме того, малые предприятия могут воспользоваться государственными программами поддержки, включая гранты, займы и налоговые льготы, для финансирования внедрения сложного производственного оборудования. Делая технологии более доступными для малых предприятий, эти программы могут помочь снизить финансовую нагрузку, связанную с инвестициями в них.

В заключение

Передовые производственные технологии — это не просто мимолетная тенденция или модное словечко, которое скоро забудется. Это явление, которое будет быстро развиваться в ближайшем будущем, открывая путь для дистанционно управляемых «умных» заводов, внедряющих новые и передовые производственные технологии. Первым шагом в этом направлении должно стать создание производителями инфраструктуры для реализации своих инициатив в области передовых производственных технологий.