História priemyselnej automatizácie, vlastnosti, typy a aplikácie

priemyselná automatizácia je technológia, ktorá sa používa prostredníctvom riadiacich systémov, ako sú počítače, roboty a informačné technológie, aby umožnila automatickú prevádzku rôznych strojov a procesov v priemysle bez potreby ľudských operátorov..

Snaží sa nahradiť rozhodovanie ľudských bytostí a manuálne činnosti príkazového riadenia pomocou mechanizovaného zariadenia a príkazov logického programovania..

Predtým cieľom automatizácie bolo zvýšiť produktivitu, pretože automatizované systémy môžu pracovať 24 hodín denne a znížiť náklady spojené s ľudskými operátormi, ako sú platy a výhody..

Táto automatizácia bola dosiahnutá rôznymi prostriedkami, ako sú mechanické, hydraulické, pneumatické, elektrické, elektronické a počítačové zariadenia, všeobecne kombinované navzájom.

Medzi univerzálne regulátory pre priemyselné procesy patria: programovateľné logické regulátory, nezávislé I / O moduly a počítače.

index

• 1 Súčasná situácia
• 2 História
  • 2.1 Priemyselná revolúcia
  • 2.2 Ford Motor
  • 2.3 Pokroky v 20. storočí
• 3 Charakteristiky
  • 3.1 Nižšie prevádzkové náklady
  • 3.2 Vysoká produktivita
  • 3.3 Vysoká kvalita
  • 3.4 Vysoká flexibilita
  • 3.5 Vysoká presnosť informácií
  • 3.6 Vysoká bezpečnosť
  • 3.7 Vysoké počiatočné náklady
• 4 Typy
  • 4.1 Pevná automatizácia
  • 4.2 Programovateľná automatizácia
  • 4.3 Flexibilná automatizácia
• 5 Aplikácie
  • 5.1 Priemysel 4.0
  • 5.2 Priemyselná robotika
  • 5.3 Programovateľné logické regulátory
• 6 Príklady
  • 6.1 Automatizácia v Audi
  • 6.2 Automatizovaná výrobná linka
• 7 Referencie

Súčasná situácia

Priemyselná automatizácia v poslednom čase zaznamenala rastúce akceptovanie rôznymi typmi priemyslu, a to vďaka jej obrovským výhodám vo výrobnom procese, ako je zvýšená produktivita, kvalita, flexibilita a bezpečnosť pri nízkych nákladoch..

Má tiež výhody v oblasti úspor práce, nákladov na elektrickú energiu a materiálových nákladov, ako aj väčšej presnosti merania.

Dôležitým trendom je väčšie využívanie umelého videnia na zabezpečenie automatických kontrolných funkcií. Ďalším trendom je neustály nárast používania robotov.

Energetická účinnosť v priemyselných procesoch sa teraz stala jednou z najvyšších priorít.

Napríklad polovodičové spoločnosti ponúkajú 8-bitové mikrokontrolérové ​​aplikácie, ktoré sa nachádzajú v motoroch a čerpadlách na všeobecné použitie, na zníženie spotreby energie a tým na zvýšenie efektívnosti..

Správa Svetovej banky o svetovom rozvoji z roku 2018 dokazuje, že hoci priemyselná automatizácia vytláča pracovníkov, inovácie vytvárajú nové priemyselné odvetvia a pracovné miesta.

histórie

Priemyselná automatizácia od svojho vzniku urobila veľký pokrok medzi činnosťami, ktoré boli predtým vykonávané manuálne.

Priemyselná revolúcia

Zavedenie prvých motorov a parného stroja vytvorilo novú požiadavku na systémy automatického riadenia, ako sú regulátory teploty a regulátory tlaku.

V roku 1771 bol vynájdený prvý plne automatizovaný rotačný mlyn poháňaný hydraulickým pohonom. V roku 1785 bol vyvinutý automatický mlyn na múku, ktorý sa stal prvým plne automatizovaným priemyselným procesom.

Ford Motor

V roku 1913 spoločnosť Ford Motor Company predstavila montážnu linku pre automobilovú výrobu, ktorá je považovaná za jeden z priekopníckych typov automatizácie vo výrobnom priemysle..

Predtým bolo auto postavené tímom kvalifikovaných a nekvalifikovaných pracovníkov. Automatizácia výroby zlepšila mieru výroby Ford a zvýšila zisky.

Montážna linka a sériová výroba automobilov boli prvé svojho druhu na svete. Znížil sa čas montáže vozidla z 12 hodín na auto na približne hodinu a pol.

Pokroky v 20. storočí

Kontrolné miestnosti sa stali bežnými v dvadsiatych rokoch minulého storočia, až do začiatku tridsiatych rokov minulého storočia bolo riadenie procesu zapnuté / vypnuté.

V tridsiatych rokoch minulého storočia sa začali zavádzať regulátory, ktoré majú schopnosť vykonávať vypočítané zmeny v reakcii na odchýlky od kontrolného čísla.

Riadiace miestnosti používali kódované farebné svetlá na vysielanie signálov pracovníkom závodu, aby vykonali určité zmeny manuálne.

Počas tridsiatych rokov minulého storočia bolo Japonsko lídrom vo vývoji komponentov. Bol vyvinutý prvý mikrospínač, ochranné relé a vysoko presný elektrický časovač.

V roku 1945 Japonsko začalo program priemyselnej obnovy. Program bol založený na nových technológiách, na rozdiel od zastaraných metód, ktoré používal zvyšok sveta.

Japonsko sa stalo svetovým lídrom v priemyselnej automatizácii. Automobilové spoločnosti ako Honda, Toyota a Nissan mohli vyrábať početné spoľahlivé a vysoko kvalitné automobily.

rysy

Mechanizácia je manuálna prevádzka úlohy pomocou motorizovaného strojového zariadenia, ale v závislosti od ľudského rozhodovania.

Automatizácia predstavuje ďalší krok k mechanizácii, pretože nahrádza ľudskú účasť pomocou príkazov logického programovania a výkonného strojového vybavenia.

Nižšie prevádzkové náklady

Pri priemyselnej automatizácii sa eliminujú náklady na dovolenky, zdravotnú starostlivosť a bonusy spojené s ľudským pracovníkom. Rovnako nevyžaduje ďalšie výhody, ktoré majú zamestnanci, ako napríklad dôchodkové zabezpečenie, bonusy atď..

Aj keď súvisí s vysokými počiatočnými nákladmi, šetrí mesačný plat pracovníkov, čo vedie k výrazným úsporám pre spoločnosť..

Náklady na údržbu, ktoré sú spojené so zariadením používaným na priemyselnú automatizáciu, sú nižšie, pretože sa zvyčajne nerozkladajú. Ak zlyhajú, mali by ho opraviť iba technici počítačov a údržby.

Vysoká produktivita

Zatiaľ čo mnohé spoločnosti najímajú stovky výrobných pracovníkov, aby mohli prevádzkovať závod na tri smeny na maximálne 24 hodín, je stále potrebné, aby boli zatvorené pre dovolenky a údržbu..

Priemyselná automatizácia spĺňa cieľ spoločnosti, čo umožňuje výrobnému závodu pracovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni a 365 dní v roku. To prináša výrazné zlepšenie produktivity organizácie.

Vysoká kvalita

Automatizácia zablokuje chybu súvisiacu s ľudskou bytosťou. Okrem toho, roboty nemajú žiadny druh vyčerpania, čo vedie k produktom jednotnej kvality, dokonca aj výroby v rôznych časoch.

Vysoká flexibilita

Ak sa k montážnej linke pridá nová úloha, bude to potrebné pre ľudského operátora školenia.

Na druhej strane, roboty môžu byť naprogramované tak, aby vykonávali akúkoľvek prácu. Vďaka tomu je výrobný proces flexibilnejší.

Vysoká presnosť informácií

Zhromaždené automatizované údaje umožňujú analyzovať kľúčové informácie o výrobe s veľkou presnosťou týchto údajov, čím sa znižujú náklady na ich kompiláciu.

To umožňuje robiť správne rozhodnutia pri zlepšovaní procesov a znižovaní odpadu.

Vysoká bezpečnosť

Priemyselná automatizácia môže urobiť výrobnú linku bezpečnú pre pracovníkov tým, že zavedie robotov na manévrovanie nebezpečných situácií.

Vysoké počiatočné náklady

Počiatočná investícia spojená so zmenou z výrobnej linky na automatickú je veľmi vysoká.

Okrem toho školenie zamestnancov na zvládnutie tohto sofistikovaného nového zariadenia zahŕňa značné náklady.

typ

Pevná automatizácia

Používa sa na vykonávanie opakovaných a fixných operácií s cieľom dosiahnuť vysokú mieru produkcie.

Využíva špecifické účelové zariadenie na automatizáciu procesov s pevnou sekvenciou alebo montážnych operácií. Poradie operácií je určené konfiguráciou zariadenia.

Naprogramované príkazy sú obsiahnuté v strojoch vo forme prevodov, elektroinštalácie a iného hardvéru, ktorý sa nedá ľahko meniť z jedného výrobku na druhý..

Táto forma automatizácie sa vyznačuje vysokou počiatočnou investíciou a vysokou mierou výroby. Preto je vhodný pre výrobky, ktoré sa vyrábajú vo veľkých objemoch.

Programovateľná automatizácia

Je to forma automatizácie pre výrobu výrobkov v sériách. Výrobky sa vyrábajú v dávkach od niekoľkých desiatok až po niekoľko tisíc kusov naraz.

Pre každú novú dávku musí byť výrobné zariadenie preprogramované tak, aby sa prispôsobilo novému typu výrobku. Toto preprogramovanie vyžaduje čas, ktorý má neproduktívne časové obdobie, po ktorom nasleduje výrobný cyklus pre každú dávku.

Miera výroby je vo všeobecnosti nižšia ako v prípade fixnej ​​automatizácie, pretože zariadenie je navrhnuté tak, aby uľahčovalo zmenu produktu namiesto toho, aby mala špecializáciu na výrobok..

Príklady tohto automatizačného systému sú číslicovo riadené stroje, priemyselné roboty, oceliarne atď..

Flexibilná automatizácia

S týmto systémom je k dispozícii automatické riadiace zariadenie, ktoré poskytuje veľkú flexibilitu pri vykonávaní zmien pre každý výrobok. Ide o rozšírenie programovateľnej automatizácie.

Nevýhodou programovateľnej automatizácie je čas potrebný na preprogramovanie výrobného zariadenia pre každú novú dávku produktu. To je stratený výrobný čas, ktorý je drahý.

Vo flexibilnej automatizácii sa preprogramovanie vykonáva rýchlo a automaticky v počítačovom termináli bez toho, aby bolo potrebné používať výrobné zariadenie ako také.

Tieto zmeny sa vykonávajú prostredníctvom inštrukcií, ktoré udávajú ľudia vo forme kódov.

V dôsledku toho nie je potrebné zoskupovať produkty v dávkach. To môže produkovať zmes rôznych produktov, jeden po druhom.

aplikácie

Priemysel 4.0

Nárast priemyselnej automatizácie priamo súvisí s „štvrtou priemyselnou revolúciou“, ktorá je známa skôr ako Priemysel 4.0. Pôvodne z Nemecka, Industry 4.0 zahŕňa mnoho zariadení, konceptov a strojov.

Industry 4.0 spolupracuje s priemyselným internetom vecí, čo je dokonalá integrácia rôznych fyzických objektov na internete, prostredníctvom virtuálnej reprezentácie a softvéru / hardvéru na pripojenie, aby sa zlepšili výrobné procesy..

Vďaka týmto novým technológiám je možné vytvoriť inteligentnejšiu, bezpečnejšiu a pokročilejšiu výrobu. Otvorte spoľahlivejšiu, konzistentnejšiu a efektívnejšiu výrobnú platformu ako predtým.

Priemysel 4.0 pokrýva mnoho oblastí výroby a bude tak robiť aj naďalej.

Priemyselná robotika

Priemyselná robotika je odvetvie priemyselnej automatizácie, ktorá pomáha v rôznych výrobných procesoch, ako je obrábanie, zváranie, maľovanie, montáž a manipulácia s materiálmi..

Priemyselné roboty používajú rôzne mechanické, elektrické a softvérové ​​systémy, ktoré umožňujú vysokú presnosť a rýchlosť, ktorá ďaleko presahuje ľudský výkon.

Tieto systémy boli revidované a vylepšené do tej miery, že jeden robot môže pracovať 24 hodín denne s malou alebo žiadnou údržbou. V roku 1997 bolo v prevádzke 700 000 priemyselných robotov, v roku 2017 ich počet vzrástol na 1,8 milióna.

Programovateľné logické regulátory

Priemyselná automatizácia zahŕňa vo výrobnom procese programovateľné logické automaty (PLC). Využívajú systém spracovania, ktorý umožňuje meniť ovládanie vstupov a výstupov pomocou jednoduchého programovania.

PLC môže prijímať rôzne vstupy a vracať rôzne logické výstupy. Vstupnými zariadeniami sú snímače a výstupnými zariadeniami sú motory, ventily atď..

PLC sú podobné počítačom. Aj keď sú počítače optimalizované pre výpočty, PLC sú optimalizované pre riadiace úlohy a použitie v priemyselných prostrediach.

Sú konštruované tak, že na zvládnutie vibrácií, vysokých teplôt, vlhkosti a hluku je potrebná len základná znalosť programovania na základe logiky..

Najväčšou výhodou PLC je ich flexibilita. Môžu ovládať celý rad rôznych riadiacich systémov. Je zbytočné prepájať systém na zmenu riadiaceho systému. Táto flexibilita ich robí výhodnými pre komplexné a rozmanité systémy.

Príklady

V automobilovom priemysle sa inštalácia piestov v motore vykonávala manuálne s chybovosťou 1-1,6%. V súčasnosti sa táto úloha vykonáva s automatickým strojom s chybovosťou 0,0001%.

Umelá inteligencia (AI) sa používa s robotikou na automatické označovanie, pomocou robotických ramien ako automatických aplikátorov štítkov a AI na detekciu produktov, ktoré sa majú označiť..

Automatizácia v Audi

V závode Audi v Nemecku je počet robotov takmer 800 zamestnancov. Robia väčšinu ťažkej práce, ako aj potenciálne nebezpečné zvary, ako sa zdĺhavo opakujú testy.

Medzi výhody automatizácie v spoločnosti Audi patrí oveľa vyššia produktivita a nižšie požiadavky na pracovníkov bez odbornej prípravy.

Roboty používané v Audi nie sú zodpovedné len za nebezpečnú prácu, ktorú predtým vykonávali netrénovaní zamestnanci, ale zbierajú aj veľké množstvo údajov, ktoré možno analyzovať a použiť na zlepšenie prevádzky závodu..

Stále však existujú úlohy, ktoré roboty nemôžu vykonávať a ľudia sú lepšie pripravení zvládnuť.

Prijatím najnebezpečnejších úloh a zlepšením efektívnosti a produktivity týchto úloh môže Audi prilákať viac vysoko kvalifikovaných a špecializovaných pracovníkov na plnenie úloh zameraných na ľudskú bytosť..

Automatizovaná výrobná linka

Skladá sa zo série pracovných staníc, ktoré sú prepojené prenosovým systémom na presun častí medzi stanicami.

Je to príklad pevnej automatizácie, pretože tieto linky sú zvyčajne konfigurované pre dlhé výrobné cykly.

Každá stanica je navrhnutá tak, aby vykonávala špecifickú operáciu spracovania, takže kus alebo produkt sa robí krok za krokom, keď sa pohybuje pozdĺž čiary.

V normálnej prevádzke linky sa kus spracováva v každej stanici tak, aby sa mnoho kusov spracovalo súčasne, pričom sa vyrobí hotový kus s každým cyklom linky.

Rôzne operácie, ktoré sa uskutočňujú, musia byť sekvenované a správne koordinované tak, aby linka fungovala efektívne.

Moderné automatizované linky sú riadené programovateľnými automatmi. Tieto môžu vykonávať typy časovacích a sekvenčných funkcií potrebných pre ich prevádzku.

referencie

1. Terry M. Brei (2018). Čo je priemyselná automatizácia? Sure Controls Inc prevzaté z: surecontrols.com.
2. Wikipédia, slobodná encyklopédia (2018). Automation. Prevzaté z: en.wikipedia.org.
3. Elektrotechnika (2018). Čo je priemyselná automatizácia Typy priemyselnej automatizácie. Prevzaté z: electricaltechnology.org.
4. Unitronics (2018). Čo je priemyselná automatizácia? Prevzaté z: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Aplikácie automatizácie a robotiky. Prevzaté z: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Priemyselná automatizácia: Stručná história výrobných aplikácií a súčasný stav a výhľad do budúcnosti. Cerasis. Prevzaté z: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, do nemeckého príkladu. Prevzaté z: eagletechnologies.com.