Zgodovina industrijske avtomatizacije, značilnosti, vrste in aplikacije



The industrijska avtomatizacija je tehnologija, ki se prek kontrolnih sistemov, kot so računalniki, roboti in informacijske tehnologije, uporablja za omogočanje avtomatskega delovanja različnih strojev in procesov v industriji, brez potrebe po človeških operaterjih..

Njen namen je nadomestiti odločanje ljudi in ročne dejavnosti poveljevanja-odgovora z uporabo mehanizirane opreme in logičnih programskih ukazov..

Prej je bil namen avtomatizacije povečati produktivnost, saj lahko avtomatizirani sistemi delujejo 24 ur na dan in zmanjšajo stroške, povezane s človeškimi operaterji, kot so plače in ugodnosti..

Ta avtomatizacija je bila dosežena z različnimi sredstvi, kot so mehanske, hidravlične, pnevmatske, električne, elektronske in računalniške naprave, ki se običajno kombinirajo med seboj.

Med splošnimi krmilniki za industrijske procese so: programabilni logični krmilniki, neodvisni V / I moduli in računalniki.

Indeks

  • 1 Trenutno stanje
  • 2 Zgodovina
    • 2.1 Industrijska revolucija
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Napredek v 20. stoletju
  • 3 Značilnosti
    • 3.1 Nižji obratovalni stroški
    • 3.2 Visoka produktivnost
    • 3.3 Visoka kakovost
    • 3.4 Visoka prilagodljivost
    • 3.5 Velika natančnost informacij
    • 3.6 Visoka varnost
    • 3.7 Visoki začetni stroški
  • 4 Vrste
    • 4.1 Fiksna avtomatizacija
    • 4.2 Programabilna avtomatizacija
    • 4.3 Prilagodljiva avtomatizacija
  • 5 Aplikacije
    • 5.1 Industrija 4.0
    • 5.2 Industrijska robotika
    • 5.3 Programabilni logični krmilniki
  • 6 Primeri
    • 6.1 Avtomatizacija v Audiju
    • 6.2 Avtomatizirana proizvodna linija
  • 7 Reference

Trenutno stanje

Industrijska avtomatizacija se je v zadnjem času izkazala za vse bolj sprejemljivo za različne vrste industrije zaradi svojih izjemnih prednosti v proizvodnem procesu, kot so povečana produktivnost, kakovost, prilagodljivost in varnost pri nizkih stroških..

Prav tako ima koristi pri varčevanju z delom, pri stroških električne energije in materialnih stroških, pa tudi v večji natančnosti meritev.

Pomemben trend je večja uporaba umetnih vizij za zagotavljanje avtomatskih funkcij nadzora. Še en trend je stalno povečevanje uporabe robotov.

Energetska učinkovitost v industrijskih procesih je postala ena od najvišjih prednostnih nalog.

Na primer, podjetja za polprevodnike ponujajo 8-bitne aplikacije mikrokrmilnika, ki se nahajajo v krmiljenju motorjev in črpalk za splošno uporabo, da zmanjšajo porabo energije in tako povečajo učinkovitost..

Poročilo Svetovne banke o svetovnem razvoju za leto 2018 kaže, da čeprav industrijska avtomatizacija premika delavce, inovacije ustvarjajo nove industrije in delovna mesta.

Zgodovina

Od svoje ustanovitve je industrijska avtomatizacija dosegla velik napredek med dejavnostmi, ki so bile prej izvedene ročno.

Industrijska revolucija

Uvedba prvih motorjev in parnega stroja je ustvarila novo zahtevo za sisteme avtomatskega nadzora, kot so regulatorji temperature in regulatorji tlaka.

Leta 1771 je bil izumljen prvi popolnoma avtomatiziran mlin, ki ga poganja hidravlična moč. Leta 1785 je bil razvit avtomatski mlin, ki je postal prvi popolnoma avtomatiziran industrijski proces.

Ford Motor

Leta 1913 je Ford Motor Company predstavil montažno linijo za avtomobilsko proizvodnjo, ki velja za enega od pionirskih tipov avtomatizacije v predelovalni industriji..

Pred tem je avto zgradil tim usposobljenih in nekvalificiranih delavcev. Avtomatizacija proizvodnje je izboljšala Fordove stopnje proizvodnje in povečala dobiček.

Proizvodna linija in serijska proizvodnja avtomobilov sta bili prvi te vrste na svetu. Zmanjšal je čas montaže avtomobila z 12 ur na avtomobil na približno eno uro in pol.

Napredek v 20. stoletju

Kontrolne sobe so postale običajne v dvajsetih letih 20. stoletja, do začetka tridesetih let prejšnjega stoletja je bil nadzor nad procesom le vklop / izklop.

V tridesetih letih prejšnjega stoletja so se začeli uvajati kontrolorji, ki so bili sposobni izračunati spremembe v odzivu na odstopanja od kontrolne številke.

Nadzorni prostori so uporabljali kodirane barvne luči za pošiljanje signalov delavcem v obratu, da bi ročno izvedli določene spremembe.

Japonska je bila v tridesetih letih vodilna v razvoju komponent. Razvili smo prvo mikro stikalo, zaščitne releje in visoko natančno električno uro.

Leta 1945 je Japonska začela program industrijske obnove. Program je temeljil na novih tehnologijah, za razliko od zastarelih metod, ki so jih uporabljali preostali svet.

Japonska je postala vodilna v svetu na področju industrijske avtomatizacije. Avtomobilska podjetja, kot so Honda, Toyota in Nissan, lahko proizvajajo številne zanesljive in kakovostne avtomobile.

Funkcije

Mehanizacija je ročno upravljanje naloge z motoriziranim strojem, vendar je odvisno od odločanja ljudi.

Avtomatizacija predstavlja dodaten korak k mehanizaciji, saj nadomešča človekovo sodelovanje z uporabo logičnih programskih ukazov in močnih strojev.

Nižji stroški poslovanja

Z industrijsko avtomatizacijo se odpravijo stroški počitnic, zdravstvene oskrbe in bonusov, povezanih s človekovim delavcem. Prav tako ne zahteva drugih ugodnosti, ki jih imajo zaposleni, kot so pokojninsko zavarovanje, bonusi itd..

Čeprav je povezana z visokimi začetnimi stroški, prihrani mesečno plačo delavcev, kar podjetju prinaša znatne prihranke..

Stroški vzdrževanja, ki so povezani z opremo, ki se uporablja za industrijsko avtomatizacijo, so nižji, ker se običajno ne razčlenijo. Če ne uspe, jo bodo popravili samo računalniki in vzdrževalci.

Visoka produktivnost

Medtem ko mnoga podjetja najemajo na stotine proizvodnih ljudi, da obratujejo v obratu tri izmene za največ 24 ur, je še vedno treba zapreti za počitnice in vzdrževanje..

Industrijska avtomatizacija ustreza cilju podjetja in omogoča proizvodnemu obratu 24 ur na dan, 7 dni na teden in 365 dni na leto. To prinaša znatno izboljšanje produktivnosti organizacije.

Visoka kakovost

Avtomatizacija pomirja napake, povezane s človekom. Poleg tega roboti nimajo nobene vrste izčrpanosti, kar ima za posledico proizvode enakomerne kakovosti, tudi pri proizvodnji v različnih časih.

Visoka prilagodljivost

Če se na tekočem traku doda nova naloga, bo to potrebno za človeka, ki izvaja usposabljanje.

Po drugi strani pa se roboti lahko programirajo za kakršnokoli delo. Zaradi tega je proizvodni proces bolj prilagodljiv.

Visoka natančnost informacij

Zbrani avtomatizirani podatki omogočajo analizo ključnih proizvodnih informacij z veliko natančnostjo teh podatkov, kar zmanjšuje stroške zbiranja podatkov.

To omogoča sprejemanje pravilnih odločitev pri izboljševanju procesov in zmanjševanju odpadkov.

Visoka varnost

Industrijska avtomatizacija lahko napravi proizvodno linijo varno za delavce z uporabo robotov za obvladovanje nevarnih situacij.

Visoki začetni stroški

Začetna naložba, povezana s prehodom s človeške proizvodne linije na avtomatsko, je zelo visoka.

Poleg tega usposabljanje zaposlenih za obvladovanje te prefinjene nove opreme vključuje znatne stroške.

Vrste

Fiksna avtomatizacija

Uporablja se za izvajanje ponavljajočih se in fiksnih operacij za doseganje visokih stopenj proizvodnje.

Uporablja posebno opremo za avtomatizacijo procesov s fiksnim zaporedjem ali operacij sestavljanja. Zaporedje operacij je določeno s konfiguracijo opreme.

Programirani ukazi so v strojih v obliki zobnikov, ožičenja in druge strojne opreme, ki je ni mogoče enostavno spremeniti iz enega izdelka v drugega..

Za to obliko avtomatizacije so značilne visoke začetne naložbe in visoke proizvodne stopnje. Zato je primeren za izdelke, ki so izdelani v velikih količinah.

Programabilna avtomatizacija

Gre za obliko avtomatizacije za proizvodnjo izdelkov v serijah. Izdelki so izdelani v serijah od več deset do več tisoč enot naenkrat.

Za vsako novo serijo je treba reprogramirati proizvodno opremo, da jo prilagodi novi vrsti izdelka. Za to reprogramiranje je potreben čas, ki ima neproduktivno obdobje, ki mu sledi serija proizvodnje za vsako serijo.

Stopnje proizvodnje so na splošno nižje kot pri fiksni avtomatizaciji, ker je oprema zasnovana tako, da olajša spremembo proizvoda, namesto da bi imela specializacijo izdelka..

Primeri tega avtomatizacijskega sistema so numerično krmiljeni stroji, industrijski roboti, jeklarne itd..

Prilagodljiva avtomatizacija

S tem sistemom je na voljo oprema za avtomatsko krmiljenje, ki omogoča veliko prilagodljivost za spremembe za vsak izdelek. Gre za razširitev programabilne avtomatizacije.

Pomanjkljivost programabilne avtomatizacije je čas, potreben za reprogramiranje proizvodne opreme za vsako novo serijo izdelka. To je izgubljen čas proizvodnje, ki je drag.

Pri fleksibilni avtomatizaciji se reprogramiranje opravi hitro in avtomatsko v računalniškem terminalu, ne da bi pri tem uporabljali proizvodno opremo.

Te spremembe so narejene z navodili, ki jih v obliki kode posredujejo človeški operaterji.

Zato izdelkov ni treba združiti v skupine. Lahko proizvaja mešanico različnih izdelkov, enega za drugim.

Aplikacije

Industrija 4.0

Vzpon industrijske avtomatizacije je neposredno povezan s "četrto industrijsko revolucijo", ki je bolj znana pod imenom Industry 4.0. Podjetje Industry 4.0, ki izvira iz Nemčije, zajema številne naprave, koncepte in stroje.

Industrija 4.0 sodeluje z industrijskim internetom stvari, ki je popolna integracija različnih fizičnih objektov na internetu, prek virtualne predstavitve in programske opreme / strojne opreme za povezovanje, da bi se izboljšale proizvodne procese..

S temi novimi tehnologijami je mogoče ustvariti pametnejšo, varnejšo in naprednejšo proizvodnjo. Odprite bolj zanesljivo, dosledno in učinkovito proizvodno platformo kot prej.

Industrija 4.0 pokriva številna področja proizvodnje in bo s časom še naprej delovala.

Industrijska robotika

Industrijska robotika je panoga industrijske avtomatizacije, ki pomaga pri različnih proizvodnih procesih, kot so strojna obdelava, varjenje, barvanje, sestavljanje in rokovanje z materiali..

Industrijski roboti uporabljajo različne mehanske, električne in programske sisteme, ki omogočajo visoko natančnost in hitrost, kar daleč presega človeške zmogljivosti.

Ti sistemi so bili revidirani in izboljšani do te mere, da lahko en sam robot deluje 24 ur na dan z malo ali brez vzdrževanja. Leta 1997 je bilo v uporabi 700.000 industrijskih robotov, njihovo število pa se je v letu 2017 povečalo na 1,8 milijona.

Programabilni logični krmilniki

Industrijska avtomatizacija vključuje programirljive logične krmilnike (PLC) v proizvodnem procesu. Ti uporabljajo sistem za obdelavo, ki omogoča enostavno spreminjanje vhodnih in izhodnih krmilnikov.

PLC lahko sprejema različne vhode in vrne različne logične izhode. Vhodne naprave so senzorji, izhodne naprave pa so motorji, ventili itd..

PLC-ji so podobni računalnikom. Čeprav so računalniki optimizirani za izračune, so PLC-ji optimizirani za nadzorne naloge in uporabo v industrijskih okoljih.

Konstruirane so tako, da je potrebno le osnovno znanje programiranja, ki temelji na logiki, za obvladovanje vibracij, visokih temperatur, vlažnosti in hrupa..

Največja prednost PLC-jev je njihova prilagodljivost. Lahko upravljajo različne kontrolne sisteme. Zaradi tega je nepotrebno ponovno povezati sistem za spremembo nadzornega sistema. Zaradi te prilagodljivosti so dobičkonosne za zapletene in raznolike sisteme.

Primeri

V avtomobilski industriji je bila namestitev batov v motor opravljena ročno, s stopnjo napake 1-1,6%. Trenutno je ta ista naloga opravljena z avtomatiziranim strojem, ki ima stopnjo napake 0,0001%.

Umetna inteligenca (AI) se uporablja z robotiko za avtomatsko označevanje, uporabo robotskih rok kot samodejnih aplikatorjev in AI za zaznavanje izdelkov, ki jih je treba označiti..

Avtomatizacija v Audiju

V obratu Audi v Nemčiji je število robotov skoraj enako 800 zaposlenim. Delajo večino težkega dela, pa tudi potencialno nevarne zvare, kot tudi dolgotrajne ponavljajoče se teste.

Med prednostmi avtomatizacije pri Audiju so veliko večja produktivnost in nižje zahteve za delavce brez usposabljanja.

Roboti, ki se uporabljajo pri Audiju, niso odgovorni samo za nevarno delo, ki so ga opravili neusposobljeni delavci, ampak tudi za zbiranje velike količine podatkov, ki jih je mogoče analizirati in uporabiti za izboljšanje delovanja tovarne..

Vendar pa še vedno obstajajo naloge, ki jih roboti ne morejo izvajati in so ljudje bolje pripravljeni na ravnanje.

S prevzemanjem najnevarnejših nalog in izboljšanjem učinkovitosti in produktivnosti teh nalog, lahko Audi privabi bolj usposobljene in specializirane delavce, ki opravljajo naloge, osredotočene na človeka..

Avtomatizirana proizvodna linija

Sestavljen je iz niza delovnih postaj, ki so povezane s prenosnim sistemom za premikanje delov med postajami.

To je primer fiksne avtomatizacije, saj so te linije običajno konfigurirane za dolge proizvodne postopke.

Vsaka postaja je zasnovana tako, da izvede določeno operacijo obdelave, tako da je kos ali izdelek izdelan korak za korakom, ko se premika vzdolž črte.

Pri normalnem delovanju proge se v vsaki postaji obdeluje kos, tako da se več kosov obdeluje hkrati, pri čemer se z vsakim ciklom linije proizvede končni kos..

Različne operacije, ki se izvajajo, morajo biti zaporedno in ustrezno usklajene, tako da linija deluje učinkovito.

Sodobne avtomatizirane linije krmilijo programabilni logični krmilniki. Ti lahko izvajajo vrste časovnih in sekvenčnih funkcij, ki so potrebne za njihovo delovanje.

Reference

  1. Terry M. Brei (2018). Kaj je avtomatizacija v industriji? Seveda Controls Inc. Vzeto iz: surecontrols.com.
  2. Wikipedija, prosti enciklopediji (2018). Avtomatizacija Vzeto iz: en.wikipedia.org.
  3. Električna tehnologija (2018). Kaj je industrijska avtomatizacija | Vrste industrijske avtomatizacije. Vzeto iz: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Kaj je avtomatizacija v industriji? Vzeto iz: unitronicsplc.com.
  5. Enciklopedija Britannica (2018). Aplikacije avtomatizacije in robotike. Vzeto iz: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industrijska avtomatizacija: Kratka zgodovina proizvodnih aplikacij in trenutnega stanja ter prihodnjih Outlookovih. Cerasis Vzeto iz: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, v nemški primer. Vzeto iz: eagletechnologies.com.