ПРОМИШЛЕНА АВТОМАТИЗАЦИЯ: ИСТОРИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДОВЕ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

В индустриалната автоматизация е технологията, използвана от системите за контрол, като например компютри, роботи и информационни технологии, за да се даде възможност за автоматично изпълнение на различни процеси и машини в една индустрия, без да е необходимо човешките оператори.

Той се стреми да замени човешките действия за вземане на решения и ръчни действия за управление на командите с използването на механизирано оборудване и команди за логическо програмиране.

Източник: pixabay.com

Преди това целта на автоматизацията беше да увеличи производителността, тъй като автоматизираните системи могат да работят 24 часа на ден и да намалят разходите, свързани с човешките оператори, като заплати и обезщетения.

Тази автоматизация е постигната чрез различни средства, като механични, хидравлични, пневматични, електрически, електронни и компютърни устройства, обикновено комбинирани между тях.

Контролерите с общо предназначение за промишлени процеси включват: програмируеми логически контролери, независими I / O модули и компютри.

Текущо състояние

Напоследък индустриалната автоматизация намери все по-голямо приемане от различни видове индустрия, поради огромните си предимства в производствения процес, като повишена производителност, качество, гъвкавост и сигурност при ниски разходи.

Той също така има ползи от спестяване на труд, разходи за електроенергия и материални разходи, както и по-голяма точност при измерванията.

Важна тенденция е увеличеното използване на компютърно зрение за осигуряване на функции за автоматична проверка. Друга тенденция е непрекъснатото увеличаване на използването на роботи.

Енергийната ефективност в индустриалните процеси сега се превърна в един от най-важните приоритети.

Например, полупроводниковите компании предлагат 8-битови приложения за микроконтролери, намиращи се в управление за помпа и двигател с общо предназначение, за да намалят консумацията на енергия и по този начин да повишат ефективността.

Докладът на Световната банка за световното развитие за 2018 г. показва доказателства, че докато индустриалната автоматизация измества работниците, иновациите създават нови индустрии и работни места.

история

От създаването си индустриалната автоматизация постигна голям напредък сред дейностите, които преди това се извършваха ръчно.

Индустриална революция

Въвеждането на първите двигатели и паровия двигател създаде ново изискване за автоматични системи за управление, като регулатори на температурата и регулатори на налягането.

През 1771 г. е изобретена първата напълно автоматизирана пределна фабрика, задвижвана от хидравлична мощност. През 1785 г. е разработена автоматична брашна, която се превръща в първия напълно автоматизиран промишлен процес.

Ford Motor

През 1913 г. Ford Motor Company представи монтажна линия за производство на автомобили, която се счита за един от пионерите видове автоматизация в производствената индустрия.

Преди това автомобил е построен от екип от квалифицирани и неквалифицирани работници. Автоматизацията на производството подобри производствените темпове на Ford и увеличи печалбите.

Сглобната линия и масовото производство на автомобили бяха първите по рода си в света. Той съкрати времето за сглобяване на автомобила от 12 часа на автомобил до около час и половина.

Напредък през 20 век

Контролните зали стават обичайни през 1920 г. До началото на 30-те години контролът върху процесите е бил само включен / изключен.

Контролерите започват да се въвеждат през 30-те години на миналия век с възможност за извършване на изчислени промени в отговор на отклонения от контролната цифра.

Контролните помещения използваха цветно осветени светлини, за да сигнализират на работниците в завода да направят определени промени ръчно.

През 30-те години Япония е лидер в развитието на компоненти. Разработени са първите микропревключватели, защитни релета и високо прецизен електрически таймер.

През 1945 г. Япония започва програма за индустриална реконструкция. Програмата се основаваше на нови технологии, за разлика от старинните методи, които останалият свят използва.

Япония стана световен лидер в индустриалната автоматизация. Автомобилни компании като Honda, Toyota и Nissan успяха да произведат множество висококачествени, надеждни автомобили.

характеристики

Механизацията е ръчна работа на задача с помощта на моторизирани машини, но в зависимост от вземането на решения от човека.

Автоматизацията представлява допълнителна стъпка към механизацията, тъй като заменя човешкото участие с използването на команди за логическо програмиране и мощни машини.

По-ниски експлоатационни разходи

С индустриалната автоматизация се премахват разходите за почивка, здравеопазване и бонус, свързани с човешкия работник. По същия начин, тя не изисква други предимства, които имат служителите, като пенсионно покритие, бонуси и т.н.

Въпреки че е свързан с висока първоначална цена, спестява месечната заплата на работниците, което води до значителни икономии за компанията.

Разходите за поддръжка, свързани с оборудване, използвано за индустриална автоматизация, са по-ниски, тъй като те не са склонни да се разпадат. Ако те не успеят, само ИТ и поддръжниците трябва да го поправят.

Висока производителност

Въпреки че много компании наемат стотици производители, които да управляват централата на три смени за максимум 24 часа, тя все още трябва да бъде затворена за празници и поддръжка.

Промишлената автоматизация отговаря на целта на компанията, позволява на производственото предприятие да работи 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата и 365 дни в годината. Това носи значително подобрение в производителността на организацията.

Високо качество

Автоматизацията обхваща грешка, свързана с човека. В допълнение, роботите нямат никакъв вид изтощение, което води до продукти с еднакво качество, дори да ги произвеждат в различно време.

Висока гъвкавост

Ако на сборната линия се добави нова задача, ще се изисква обучение за човешкия оператор.

От друга страна, роботите могат да бъдат програмирани да извършват всякакъв вид работа. Това прави производствения процес по-гъвкав.

Висока точност на информацията

Автоматизираните събрани данни ви позволяват да анализирате ключова производствена информация с голяма точност на тези данни, като намалявате разходите за компилация.

Това дава възможност да се вземат правилни решения, когато се опитвате да подобрите процесите и да намалите отпадъците.

Висока сигурност

Промишлената автоматизация може да направи производствената линия безопасна за работниците чрез прилагане на роботи за маневриране на опасни ситуации.

Висока първоначална цена

Първоначалната инвестиция, свързана с преминаването от човешка производствена линия към автоматична, е много висока.

Освен това, обучението на служителите за работа с това усъвършенствано ново оборудване изисква значителни разходи.

Видове

Фиксирана автоматизация

Използва се за изпълнение на повтарящи се и фиксирани операции, за да се постигнат високи производствени скорости.

Наемете екип със специално предназначение за автоматизиране на фиксирани последователности или операции по сглобяване. Последователността на операциите се определя от конфигурацията на оборудването.

Програмираните команди се съдържат в машините под формата на зъбни колела, проводници и друг хардуер, който не може да бъде лесно променен от един продукт на друг.

Тази форма на автоматизация се характеризира с висока първоначална инвестиция и високи производствени скорости. Поради това е подходящ за продукти, които се правят в големи обеми.

Програмируема автоматизация

Това е форма на автоматизация за производството на продукти на партиди. Продуктите се произвеждат на партиди, вариращи от няколко десетки до няколко хиляди единици наведнъж.

За всяка нова партида производственото оборудване трябва да се препрограмира, за да отговаря на новия тип продукт. Това препрограмиране изисква време, с непроизводителен период от време, последван от производствен цикъл за всяка партида.

Производствените нива обикновено са по-ниски, отколкото при фиксираната автоматизация, тъй като оборудването е проектирано така, че да улесни смяната на продуктите, а не да има специализация на продуктите.

Примери за тази система за автоматизация са цифрово контролирани машини, промишлени роботи, стоманодобивни предприятия и др.

Гъвкава автоматизация

С тази система се осигурява автоматично оборудване за управление, което осигурява голяма гъвкавост за извършване на промени за всеки продукт. Това е разширение на програмируемата автоматизация.

Недостатъкът на програмируемата автоматизация е времето, необходимо за препрограмиране на производственото оборудване за всяка нова партида продукт. Това е загубено време за производство, което е скъпо.

В гъвкавата автоматизация, препрограмирането се извършва бързо и автоматично на компютърен терминал, без да се налага използването на производственото оборудване като такова.

Тези промени се извършват от инструкции, дадени под формата на кодове от човешки оператори.

Следователно не е необходимо продуктите да се групират в партиди. Смес от различни продукти може да се произвежда един след друг.

Приложения

Индустрия 4.0

Възходът на индустриалната автоматизация е пряко свързан с "четвъртата индустриална революция", по-известна като Industry 4.0. Родом от Германия, Industry 4.0 обхваща множество устройства, концепции и машини.

Industry 4.0 работи с индустриалния Интернет на нещата, което е перфектната интеграция на различни физически обекти в Интернет, чрез виртуално представяне и със софтуер / хардуер за свързване, за да се добавят подобрения в производствените процеси.

Възможността за създаване на по-интелигентни, по-безопасни и по-модерни производства е възможна с тези нови технологии. Той отваря по-надеждна, последователна и ефективна производствена платформа от преди.

Промишлеността 4.0 обхваща много области на производството и ще продължи да го прави с течение на времето.

Промишлена роботика

Промишлената роботика е отрасъл на индустриалната автоматизация, който помага в различни производствени процеси, като обработка, заваряване, боядисване, монтаж и работа с материали.

Промишлените роботи използват различни механични, електрически и софтуерни системи, за да позволят висока точност и скорост, далеч надхвърляща всички човешки характеристики.

Тези системи бяха преработени и подобрени до степен, че един робот може да работи 24 часа на ден с малко или никаква поддръжка. През 1997 г. имаше 700 000 промишлени роботи в употреба, броят им се увеличи до 1,8 милиона през 2017 г.

Програмируеми логически контролери

Промишлената автоматизация включва програмируеми логически контролери (PLC) в производствения процес. Те използват система за обработка, която ви позволява да променяте контролите за вход и изход чрез просто програмиране.

PLC може да получава различни входове и да връща различни логически изходи. Устройствата за въвеждане са сензори, а изходните устройства са двигатели, клапани и т.н.

PLC са подобни на компютрите. Въпреки това, докато компютрите са оптимизирани за изчисления, PLC-ите са оптимизирани за контролни задачи и използване в промишлени среди.

Те са конструирани по такъв начин, че са необходими само основни логически знания за програмиране, за да се справят с вибрации, високи температури, влажност и шум.

Най-голямото предимство, което PLC предлагат, е тяхната гъвкавост. Те могат да работят с различни системи за управление. Те правят ненужно да пренасочват система за промяна на системата за управление. Тази гъвкавост ги прави изгодни за сложни и разнообразни системи.

Примери

В автомобилната индустрия инсталирането на бутала в двигателя се е извършвало ръчно, като има грешка от 1-1,6%. Понастоящем същата задача се изпълнява с автоматизирана машина, имаща степен на грешка 0,0001%.

Изкуственият интелект (AI) се използва с роботиката, за да се направи автоматично етикетиране, като се използват роботизирани оръжия като автоматични апликатори за етикети и AI за откриване на продуктите, които ще бъдат етикетирани.

Автоматизация при Audi

В завода на Audi в Германия броят на роботите е почти равен на 800 служители. Те правят по-голямата част от тежкото повдигане, както и потенциално опасно заваряване, както и досадно повтарящи се тестове.

Сред предимствата на автоматизацията при Audi са много по-висока производителност и по-ниско изискване за неквалифицирани работници.

Роботите, използвани в Audi, не само се грижат за опасната работа, извършена преди това от необучени служители, но също така събират множество данни, които могат да бъдат анализирани и използвани за подобряване на работата на фабриката.

Все още обаче има задачи, които роботите не могат да изпълняват и хората са по-добре оборудвани да се справят.

Поемайки най-опасните задачи и подобрявайки ефективността и производителността на тези задачи, Audi може да привлече по-висококвалифицирани и квалифицирани работници за изпълнение на задачи, насочени към човека.

Автоматизирана производствена линия

Състои се от поредица от работни станции, свързани с преносна система за преместване на части между станциите.

Това е пример за фиксирана автоматизация, тъй като тези линии обикновено са създадени за дълги производствени периоди.

Всяка станция е проектирана да изпълнява специфична операция по обработка, така че частта или продуктът да се произвежда стъпка по стъпка, докато напредва по линията.

При нормална работа на линия, една част се обработва на всяка станция, така че много части се обработват едновременно, произвеждайки завършена част с всеки цикъл на линията.

Различните операции, които се извършват, трябва да бъдат правилно секвенирани и координирани, за да може линията да работи ефективно.

Съвременните автоматизирани линии се управляват от програмируеми логически контролери. Те могат да изпълняват типовете функции за определяне на времето и последователност, необходими за вашата операция.

Препратки

1. Тери М. Брей (2018). Какво е индустриална автоматизация? Sure Controls Inc. Взета от: surecontrols.com.
2. Уикипедия, безплатната енциклопедия (2018). Автоматика. Взета от: en.wikipedia.org.
3. Електрически технологии (2018). Какво е индустриална автоматизация - видове индустриална автоматизация. Взета от: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Какво е индустриална автоматизация? Взета от: unitronicsplc.com.
5. Енциклопедия Британика (2018). Приложения на автоматизация и роботика. Взета от: britannica.com.
6. Адам Робинсън (2014). Промишлената автоматизация: кратка история на приложението за производство и текущото състояние и бъдещите перспективи. Cerasis. Взета от: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Фабрична автоматизация, немски пример. Взета от: eagletechnologies.com.