Povijest, karakteristike, vrste i primjene industrijske automatizacije



industrijska automatizacija je tehnologija koja se koristi, kroz sustave kontrole kao što su računala, roboti i informacijske tehnologije, kako bi se omogućilo automatsko upravljanje različitim strojevima i procesima u industriji, bez potrebe za ljudskim operatorima.

On nastoji zamijeniti donošenje odluka o ljudskim bićima i ručne aktivnosti zapovjednog odgovora uporabom mehanizirane opreme i naredbi za logičko programiranje.

Prije toga, svrha automatizacije bila je povećati produktivnost, budući da automatizirani sustavi mogu raditi 24 sata dnevno i smanjiti troškove povezane s ljudskim operaterima, kao što su plaće i beneficije..

Ova automatizacija je postignuta različitim sredstvima, kao što su mehanički, hidraulički, pneumatski, električni, elektronički i računarski uređaji, općenito kombinirani međusobno.

Među kontrolorima opće namjene za industrijske procese su: programabilni logički kontroleri, nezavisni I / O moduli i računala.

indeks

  • 1 Trenutna situacija
  • 2 Povijest
    • 2.1 Industrijska revolucija
    • 2.2 Fordov motor
    • 2.3. Napredak u 20. stoljeću
  • 3 Značajke
    • 3.1 Niži operativni troškovi
    • 3.2 Visoka produktivnost
    • 3.3 Visoka kvaliteta
    • 3.4 Velika fleksibilnost
    • 3.5 Velika točnost informacija
    • 3.6 Visoka sigurnost
    • 3.7 Visoki početni troškovi
  • 4 Vrste
    • 4.1 Fiksna automatizacija
    • 4.2 Programabilna automatizacija
    • 4.3 Fleksibilna automatizacija
  • 5 Aplikacije
    • 5.1 Industrija 4.0
    • 5.2 Industrijska robotika
    • 5.3 Programabilni logički kontroleri
  • 6 Primjeri
    • 6.1 Automatizacija u Audiju
    • 6.2 Automatizirana proizvodna linija
  • 7 Reference

Trenutno stanje

Nedavno je industrijska automatizacija sve više prihvaćena od strane različitih tipova industrije zbog golemih prednosti u proizvodnom procesu, kao što su povećana produktivnost, kvaliteta, fleksibilnost i sigurnost uz niske troškove..

Također ima koristi od uštede u radu, troškova električne energije i materijalnih troškova, kao i veće točnosti mjerenja.

Važan trend je veća upotreba umjetne vizije kako bi se osigurale funkcije automatskog nadzora. Još jedan trend je stalno povećanje korištenja robota.

Energetska učinkovitost u industrijskim procesima postala je jedan od najvećih prioriteta.

Primjerice, tvrtke za proizvodnju poluvodiča nude 8-bitne mikrokontrolerske aplikacije, koje se nalaze u općim namjenama za upravljanje motorom i pumpom, kako bi se smanjila potrošnja energije i time povećala učinkovitost.

Izvješće Svjetske banke o svjetskom razvoju za 2018. pokazuje da iako industrijska automatizacija istiskuje radnike, inovacije stvaraju nove industrije i radna mjesta.

povijest

Od svog početka, industrijska automatizacija je napravila veliki napredak između aktivnosti koje su prethodno obavljane ručno.

Industrijska revolucija

Uvođenje prvih motora i parnog stroja stvorilo je novi zahtjev za sustave automatskog upravljanja, kao što su regulatori temperature i regulatori tlaka.

Godine 1771. izumljena je prva potpuno automatizirana mlina, pogonjena hidrauličnom energijom. Godine 1785. razvijen je automatski mlin za brašno, koji je postao prvi potpuno automatizirani industrijski proces.

Ford Motor

Godine 1913. tvrtka Ford Motor uvela je proizvodnu liniju za proizvodnju automobila koja se smatra jednom od pionirskih tipova automatizacije u prerađivačkoj industriji..

Prije toga, automobil je izgradio tim kvalificiranih i nekvalificiranih radnika. Automatizacija proizvodnje poboljšala je Fordove stope proizvodnje i povećala dobit.

Proizvodna traka i masovna proizvodnja automobila bili su prvi takve vrste u svijetu. Smanjeno vrijeme montaže automobila s 12 sati po automobilu na otprilike sat i pol.

Napredak u 20. stoljeću

Kontrolne sobe postale su uobičajene u 1920-ima, a sve do ranih 1930-ih, kontrola procesa bila je samo uključena / isključena.

Tridesetih godina prošlog stoljeća počeli su se uvoditi kontrolori, s mogućnošću da izračunavaju promjene kao odgovor na odstupanja od kontrolne brojke.

Kontrolne sobe koristile su kodirana svjetla u boji za slanje signala radnicima u tvornici da ručno izvrše određene promjene.

Tijekom 1930-ih, Japan je bio lider u razvoju komponenti. Razvijeni su prvi mikro-prekidač, zaštitni releji i visokoprecizan električni tajmer.

Godine 1945. Japan je pokrenuo program industrijske obnove. Program se temeljio na novim tehnologijama, za razliku od zastarjelih metoda koje je koristio ostatak svijeta.

Japan je postao svjetski lider u industrijskoj automatizaciji. Automobilske tvrtke kao što su Honda, Toyota i Nissan mogu proizvesti brojne pouzdane i kvalitetne automobile.

značajke

Mehanizacija je ručni rad zadatka pomoću motoriziranih strojeva, ali ovisno o ljudskom odlučivanju.

Automatizacija predstavlja dodatni korak u mehanizaciji, budući da zamjenjuje ljudsko sudjelovanje uporabom naredbi za logičko programiranje i moćnim strojevima.

Niži operativni troškovi

S industrijskom automatizacijom eliminiraju se troškovi godišnjih odmora, medicinske skrbi i bonusa povezanih s radnicima. Isto tako, ne zahtijevaju druge pogodnosti koje zaposlenici imaju, kao što su mirovinsko osiguranje, bonusi itd..

Iako je povezana s visokim početnim troškovima, štedi se mjesečna plaća radnika, što dovodi do značajnih ušteda za tvrtku..

Troškovi održavanja koji su povezani s opremom koja se koristi za industrijsku automatizaciju niži su jer se obično ne raspadaju. Ako ne uspiju, popravit će ga samo inženjeri računala i održavanja.

Visoka produktivnost

Iako mnoga poduzeća unajmljuju stotine ljudi iz proizvodnih pogona da pokreću postrojenje tri smjene maksimalno 24 sata, još uvijek moraju biti zatvoreni za praznike i održavanje.

Industrijska automatizacija zadovoljava cilj tvrtke, omogućujući proizvodnom pogonu da radi 24 sata dnevno, 7 dana u tjednu i 365 dana u godini. To donosi značajno poboljšanje produktivnosti organizacije.

Visoka kvaliteta

Automatizacija ublažava pogrešku povezanu s ljudskim bićem. Osim toga, roboti nemaju nikakvu vrstu iscrpljenosti, što rezultira proizvodima ujednačene kvalitete, čak i proizvodnjom u različito vrijeme.

Velika fleksibilnost

Ako se novoj zadaći doda novi zadatak, to će biti potrebno za ljudskog operatera obuke.

S druge strane, roboti se mogu programirati da rade bilo kakav posao. To čini proizvodni proces fleksibilnijim.

Visoka točnost informacija

Automatizirani prikupljeni podaci omogućuju analizu ključnih proizvodnih informacija, s velikom točnošću tih podataka, čime se smanjuju troškovi kompilacije.

To omogućuje donošenje ispravnih odluka pri pokušaju poboljšanja procesa i smanjenja otpada.

Visoka sigurnost

Industrijska automatizacija može učiniti proizvodnu liniju sigurnom za radnike tako da razmjesti robote za manevriranje opasnih situacija.

Visoki početni troškovi

Početno ulaganje povezano s promjenom iz ljudske proizvodne linije u automatsku vrlo je visoko.

Osim toga, obuka zaposlenika za rukovanje ovom sofisticiranom novom opremom uključuje značajne troškove.

vrsta

Fiksna automatizacija

Koristi se za izvršavanje ponavljajućih i fiksnih operacija kako bi se postigla visoka stopa proizvodnje.

Koristi opremu posebne namjene za automatizaciju postupaka s fiksnim slijedom ili operacija sklapanja. Redoslijed operacija određen je konfiguracijom opreme.

Programirane naredbe nalaze se u strojevima u obliku zupčanika, ožičenja i drugog hardvera koji se ne može lako promijeniti s jednog proizvoda na drugi..

Ovaj oblik automatizacije karakterizira visoka početna ulaganja i visoke stope proizvodnje. Stoga je pogodan za proizvode koji se proizvode u velikim količinama.

Programabilna automatizacija

To je oblik automatizacije za proizvodnju proizvoda u serijama. Proizvodi se proizvode u serijama od nekoliko desetaka do nekoliko tisuća jedinica odjednom.

Za svaku novu seriju, proizvodna oprema mora biti reprogramirana kako bi se prilagodila novoj vrsti proizvoda. Ovo reprogramiranje zahtijeva vrijeme, koje ima ne-produktivno razdoblje nakon kojeg slijedi serija proizvodnje za svaku seriju.

Stope proizvodnje su općenito niže nego u fiksnoj automatizaciji, jer je oprema dizajnirana kako bi se olakšala promjena proizvoda, umjesto specijalizacije proizvoda..

Primjeri ovog sustava automatizacije su strojevi s numeričkim upravljanjem, industrijski roboti, čeličani itd..

Fleksibilna automatizacija

Pomoću ovog sustava osigurava se oprema za automatsko upravljanje koja pruža veliku fleksibilnost za promjene za svaki proizvod. To je proširenje programabilne automatizacije.

Nedostatak programabilne automatizacije je vrijeme potrebno za reprogramiranje proizvodne opreme za svaku novu seriju proizvoda. To je izgubljeno vrijeme proizvodnje, što je skupo.

U fleksibilnoj automatizaciji, reprogramiranje se obavlja brzo i automatski u računalnom terminalu, bez korištenja proizvodne opreme kao takve.

Te se promjene provode kroz upute koje daju ljudski operatori u obliku kodova.

Stoga nije potrebno grupirati proizvode u serijama. Može proizvesti mješavinu različitih proizvoda, jedan za drugim.

aplikacije

Industrija 4.0

Uspon industrijske automatizacije izravno je povezan s "četvrtom industrijskom revolucijom", koja je bolje poznata pod imenom Industrija 4.0. Podrijetlom iz Njemačke, Industry 4.0 pokriva brojne uređaje, koncepte i strojeve.

Industrija 4.0 radi s industrijskim Internetom stvari, što je savršena integracija različitih fizičkih objekata na Internetu, kroz virtualnu reprezentaciju i sa softverom / hardverom za povezivanje kako bi se dodala poboljšanja u proizvodnim procesima..

S ovim novim tehnologijama moguće je stvoriti pametniju, sigurniju i napredniju proizvodnju. Otvorite pouzdaniju, dosljedniju i učinkovitiju proizvodnu platformu nego prije.

Industrija 4.0 pokriva mnoga područja proizvodnje i nastavit će to činiti kako vrijeme prolazi.

Industrijska robotika

Industrijska robotika je grana industrijske automatizacije koja pomaže u različitim proizvodnim procesima, kao što su obrada, zavarivanje, bojanje, montaža i rukovanje materijalima.

Industrijski roboti koriste različite mehaničke, električne i softverske sustave kako bi omogućili visoku preciznost i brzinu, što daleko premašuje bilo kakve ljudske performanse.

Ovi su sustavi revidirani i poboljšani do te mjere da jedan robot može raditi 24 sata dnevno s malo ili bez održavanja. Godine 1997. bilo je 700.000 industrijskih robota u uporabi, broj se povećao na 1.8 milijuna u 2017. godini.

Programabilni logički kontroleri

Industrijska automatizacija uključuje programabilne logičke kontrolere (PLC) u proizvodnom procesu. Oni koriste sustav za obradu koji omogućuje promjenu ulaznih i izlaznih kontrola pomoću jednostavnog programiranja.

PLC može primati različite ulaze i vratiti različite logičke izlaze. Ulazni uređaji su senzori, a izlazni uređaji su motori, ventili itd..

PLC-ovi su slični računalima. Međutim, dok su računala optimizirana za izračune, PLC-ovi su optimizirani za zadatke kontrole i uporabu u industrijskim okruženjima.

Konstruirani su tako da je potrebno samo osnovno znanje programiranja koje se temelji na logici za obradu vibracija, visokih temperatura, vlažnosti i buke.

Najveća prednost PLC-ova je njihova fleksibilnost. Mogu upravljati nizom različitih upravljačkih sustava. Oni čine nepotrebnim ponovno povezivanje sustava za promjenu sustava upravljanja. Ta fleksibilnost ih čini profitabilnim za složene i raznovrsne sustave.

Primjeri

U automobilskoj industriji, ugradnja klipova u motor izvršena je ručno, s stopom pogreške od 1-1,6%. Trenutno se taj isti zadatak obavlja pomoću automatiziranog stroja koji ima stopu pogreške od 0,0001%.

Umjetna inteligencija (AI) koristi se s robotikom za automatsko označavanje, korištenje robotskih ruku kao automatskih aplikatora za naljepnice i AI za otkrivanje proizvoda koji se označavaju.

Automatizacija u Audiju

U tvornici Audi u Njemačkoj, broj robota je gotovo jednak 800 zaposlenih. Oni rade većinu teškog posla, kao i potencijalno opasne zavarivanja, kao i dosadno ponavljajući testovi.

Među prednostima automatizacije u Audiju su znatno veća produktivnost i niži zahtjevi za radnicima bez obuke.

Roboti korišteni u Audiju nisu samo odgovorni za opasan rad koji su neobučeni zaposlenici radili prije, već i prikupljaju veliku količinu podataka koji se mogu analizirati i koristiti za poboljšanje rada tvornice..

Međutim, još uvijek postoje zadaci koje roboti ne mogu obavljati i ljudi su bolje pripremljeni za rad.

Preuzimajući najopasnije zadatke i poboljšavajući učinkovitost i produktivnost tih zadataka, Audi može privući više obučenih i specijaliziranih radnika za obavljanje zadataka usmjerenih na ljudsko biće.

Automatizirana proizvodna linija

Sastoji se od niza radnih stanica povezanih sustavom prijenosa za pomicanje dijelova između postaja.

To je primjer fiksne automatizacije, budući da su ove linije obično konfigurirane za duge proizvodne procese.

Svaka stanica je dizajnirana za obavljanje određene operacije obrade, tako da se komad ili proizvod izrađuje korak po korak, dok se kreće duž linije.

U normalnom radu linije, komad se obrađuje u svakoj stanici, tako da se mnogi dijelovi obrađuju istodobno, proizvodeći gotov komad sa svakim ciklusom linije.

Različite operacije koje se odvijaju moraju biti sekvencionirane i pravilno koordinirane tako da linija djeluje učinkovito.

Modernim automatiziranim linijama upravljaju programabilni logički kontroleri. One mogu izvoditi tipove vremenskih i sekvencijskih funkcija potrebnih za njihov rad.

reference

  1. Terry M. Brei (2018.). Što je automatizacija u industriji? Sigurno Kontrole Inc Uzeto iz: surecontrols.com.
  2. Wikipedija, slobodna enciklopedija (2018.). Automatizacija. Preuzeto s: en.wikipedia.org.
  3. Električna tehnologija (2018). Što je automatizacija u industriji | Vrste automatizacije u industriji. Preuzeto s: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Što je automatizacija u industriji? Preuzeto iz: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018.). Primjena automatizacije i robotike. Preuzeto s: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014.). Automatizacija u industriji: kratka povijest primjene u proizvodnji i trenutačno stanje i budućnost programa Outlook. Cerasis. Preuzeto s: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013.). Automatizacija u tvornici, na njemački primjer. Preuzeto s: eagletechnologies.com.