Промышленная автоматизация и создание своих производственных линий как перспективная сфера приложения усилий

Наблюдая за тем, как самодельщики разрабатывают 100500-й вариант NAS с резервным питанием, мне подумалось, что стоит поднять гораздо более интересную тему, которая позволяет раскрыть свои навыки, реализуя увлекательные проекты, и предоставляет поистине неисчерпаемый источник сложных инженерных вызовов. А ведь мы все любим такое, не так ли? 😉

Речь в этой статье пойдёт о разработке автоматики , ведь если оглянуться вокруг, то множество процессов могут быть легко автоматизированы людьми, имеющими даже минимальное знание программирования и чуть-чуть дружащих с руками. Второе в принципе под вопросом, так как можно всё требующееся смоделировать на компьютере в 3D, в инженерном CAD, после чего отдать на лазерную резку, сварку и т. д. Хотя, если вы это умеете, это весьма невредно для глубинного понимания процессов.

Но сначала немного предыстории. Дело в том, что я периодически закупаюсь электронными компонентами и микроконтроллерами для своих самодельщицких проектов в одном из известных магазинов (название специально говорить не буду, дабы не рекламировать). Во время закупок я обратил внимание, что вместе со мной закупаются компании (что видно по накладным), приобретающие достаточно широкий ассортимент компонентов.

В одну из таких закупок, так как делать было нечего, я разговорился с человеком, осуществляющим подобные закупки, и спросил, закупают ли они это для перепродажи.

Ответ меня сильно удивил: нет, не для перепродажи. Они на базе этих запчастей, в том числе Arduino Nano, строят вполне себе промышленные станки и затем успешно продают их!

Я привык считать, что автоматизацией занимаются эдакие суровые дядьки, ядрёные схемотехники и электронщики, и что «кривые поделки самодельщиков» в этой сфере не прокатывают. Правда оказалась совсем не такой, как я думал — вполне себе прокатывают и очень даже успешно.

Подумав обо всём этом, я понял почему: такой подход позволяет реализовывать нестандартные проекты и, несмотря на существенное отступление от стандартов проектирования промышленной автоматики, вполне себе применим, так как:

• существенно удешевляет конечное изделие (хотя и можно сказать, что скупой платит дважды; тем не менее – цена играет роль);
• упрощает его дальнейшую эксплуатацию и усовершенствования, так как это становится возможным даже с задействованием людей, не знакомых с промышленной автоматикой (например, тех же самых самодельщиков или просто программистов).

Скажем, некоторое время назад я получил заказ из другого города на автоматизацию нагревательных котлов на крупном производстве, которые должны были нагревать молоко для производства сыра. На отдельных этапах в них должны были удерживаться определённые техпроцессом температуры (да-да, делов на 5 минут: ПИД-контроль нагрева).

Как они мне объяснили, найти профессионала по промышленной автоматизации им показалось дорого и сложно, и их вполне устроит даже на Arduino.

По цене мы не сошлись, поэтому я отказался от этого заказа (не имеет смысла ехать так далеко из Москвы за условные 3 копейки). Однако примечателен сам факт…

Вообще, где-то я читал такую мысль, что бизнес по большому счёту заинтересован в трёх вещах:

• Как производить больше и зарабатывать больше.
• Как тратить меньше в процессе.
• Можно ли в результате этого кого-то уволить (суровая правда капитализма, будь она неладна).

И если вы сможете предложить бизнесу что-то, что укладывается в одну из этих трёх концепций, — то он, скорее всего, у вас это купит. Так как затея «а давайте здесь прикрутим вот эту фитюльку, потому что это будет прикольно» бизнесу неинтересна.

И вот эта вся история с ардуинами на производстве как раз и укладывается в одну из этих трёх концепций.

Можно с этим спорить, однако на практике, бизнес уже зачастую голосует за это решение своими деньгами.

Что для нас является безусловным плюсом! Так как открывает дорогу талантливым самодельщикам, которые могут реализовать и предложить бизнесу свои инженерные решения.

Кстати, ещё одна любопытная мысль, в справедливости которой приходилось убеждаться лично, — самым успешным бизнесом, по статистике, является тот, что предлагает некую надстройку для уже существующих бизнесов.

Почему: мы не пытаемся «высасывать» идею из пальца, так как работоспособность идеи и рынка, на котором она работает, уже проверена существующим бизнесом. Мы всего лишь предлагаем для этого бизнеса некую надстройку, которая позволит ему что-то усовершенствовать (в рамках изложенных трёх пунктов).

Зачем что-то предлагать бизнесу: гораздо выше маржинальность. Грубо говоря, если для обычного человека и 5000 руб. за наш продукт может быть дорого, то для бизнеса и 500 000 руб. — не деньги (если это для него оправданно и имеет смысл). Но это так, всё-таки идеальный случай. В реальности же можно вполне успешно предлагать продукт и индивидуальным потребителям.

DIY-промышленная линия

Ок, а что же практически можно делать? Рассмотрим совсем недавний пример, когда пандемия заставила весь мир страдать от недостаточного количества имеющихся в наличии медицинских масок.

Я тоже заинтересовался тогда этим вопросом и изучил достаточно подробно промышленное оборудование для их производства.

Как оказалось, это очень сильно напоминает, знаете, те самые механизмы из мультфильмов: молоточек звонка будильника толкнул шарик, шарик покатился, ударил швабру, она упала и т. д.:

Как можно видеть, устройство достаточно простое и может быть реализовано практически каждым. Там, конечно, есть свои нюансы, в частности, ультразвуковой приклеиватель, который приплавляет резинку и маску и представляет собой один из самых дорогих элементов конструкции. Однако, полагаю, при желании можно обойтись и без него, используя обычный нагрев.

Для создания складок на маске используются вращающиеся валы с тремя конусами (верхний вал видно с 0:43):

Как можно заметить, в подобных промышленных линиях широко используются в качестве источника усилий пневматические устройства.

Почему: большая мощность, простота передачи мощности на расстояние по шлангам, дешевизна отдельного силового «юнита» (гораздо дешевле использовать пневмоприводы, чем электродвигатели; возможно, спорно, поправьте, если не прав).

Управляется всё это великолепие очень просто с помощью пневмораспределителей, которые представляют собой устройства, пускающие или перекрывающие давление в определённых трубопроводах после подачи управляющего сигнала (приходилось видеть на 12 в).