Historie průmyslové automatizace, charakteristika, typy a aplikace



průmyslové automatizace je technologie, která je používána prostřednictvím řídicích systémů, jako jsou počítače, roboty a informační technologie, aby umožnila automatický provoz různých strojů a procesů v průmyslu, bez nutnosti použití lidských operátorů..

Snaží se nahradit rozhodování lidských bytostí a manuální činnost příkazové reakce pomocí mechanizovaného vybavení a příkazů logického programování.

Dříve bylo cílem automatizace zvýšit produktivitu, protože automatizované systémy mohou pracovat 24 hodin denně a snižovat náklady spojené s lidskými operátory, jako jsou platy a výhody..

Tato automatizace byla dosažena různými prostředky, jako jsou mechanická, hydraulická, pneumatická, elektrická, elektronická a počítačová zařízení, obecně kombinovaná navzájem.

Mezi univerzální regulátory pro průmyslové procesy patří: programovatelné logické regulátory, nezávislé I / O moduly a počítače.

Index

  • 1 Aktuální situace
  • 2 Historie
    • 2.1 Průmyslová revoluce
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Pokroky ve 20. století
  • 3 Charakteristika
    • 3.1 Nižší provozní náklady
    • 3.2 Vysoká produktivita
    • 3.3 Vysoká kvalita
    • 3.4 Vysoká flexibilita
    • 3.5 Vysoká přesnost informací
    • 3.6 Vysoká bezpečnost
    • 3.7 Vysoké počáteční náklady
  • 4 Typy
    • 4.1 Pevná automatizace
    • 4.2 Programovatelná automatizace
    • 4.3 Flexibilní automatizace
  • 5 Aplikace
    • 5.1 Průmysl 4.0
    • 5.2 Průmyslová robotika
    • 5.3 Programovatelné logické regulátory
  • 6 Příklady
    • 6.1 Automatizace v Audi
    • 6.2 Automatizovaná výrobní linka
  • 7 Odkazy

Současná situace

Průmyslová automatizace v poslední době zjistila, že se stále více prosazují různé druhy průmyslu, a to díky jeho obrovským výhodám ve výrobním procesu, jako je zvýšená produktivita, kvalita, flexibilita a bezpečnost při nízkých nákladech..

Má také výhody v oblasti úspor práce, nákladů na elektřinu a materiálové náklady, jakož i větší přesnosti měření.

Důležitým trendem je větší využívání umělého vidění k poskytování automatických kontrolních funkcí. Dalším trendem je neustálé zvyšování používání robotů.

Energetická účinnost v průmyslových procesech se nyní stala jednou z nejvyšších priorit.

Například polovodičové společnosti nabízejí 8-bitové mikrokontrolérové ​​aplikace, které se nacházejí v motorech motorů a čerpadlech, pro snížení spotřeby energie a tím zvýšení efektivity..

Zpráva Světové banky o rozvoji světa z roku 2018 ukazuje, že ačkoli průmyslová automatizace vytlačuje pracovníky, inovace vytváří nová průmyslová odvětví a pracovní místa.

Historie

Průmyslová automatizace od svého vzniku zaznamenala velký pokrok mezi činnostmi, které byly dříve prováděny ručně.

Průmyslová revoluce

Zavedení prvních motorů a parního stroje vytvořilo nový požadavek na automatické řídicí systémy, jako jsou regulátory teploty a regulátory tlaku.

V roce 1771 byl vynalezen první plně automatizovaný mlýnek poháněný hydraulickým pohonem. V roce 1785 byl vyvinut automatický mlýn na mouky, který se stal prvním plně automatizovaným průmyslovým procesem.

Ford Motor

V roce 1913 představila společnost Ford Motor Company montážní linku pro automobilovou výrobu, která je považována za jeden z průkopnických typů automatizace ve výrobním průmyslu..

Před tím bylo auto postaveno týmem kvalifikovaných a nekvalifikovaných pracovníků. Automatizace výroby zlepšila míru výroby Fordu a zvýšila zisky.

Montážní linka a sériová výroba automobilů byly první svého druhu na světě. Snížení doby montáže vozu z 12 hodin na auto na přibližně hodinu a půl.

Pokroky ve 20. století

Kontrolní místnosti se staly běžnými ve dvacátých letech 20. století, až do počátku třicátých let minulého století bylo řízení procesů zapnuto / vypnuto.

Ve třicátých letech začaly být zavedeny regulátory se schopností provádět vypočtené změny v odezvě na odchylky od kontrolního čísla.

Řídící místnosti používaly kódovaná barevná světla k vyslání signálů pracovníkům závodu, aby provedli určité změny ručně.

Během třicátých lét, Japonsko bylo vůdce ve vývoji komponent. Byl vyvinut první mikrospínač, ochranná relé a vysoce přesný elektrický časovač.

V roce 1945 zahájilo Japonsko program průmyslové rekonstrukce. Program byl založen na nových technologiích, na rozdíl od zastaralých metod, které použil zbytek světa.

Japonsko se stalo světovým lídrem v průmyslové automatizaci. Automobilové společnosti jako Honda, Toyota a Nissan mohly vyrábět mnoho spolehlivých a vysoce kvalitních automobilů.

Vlastnosti

Mechanizace je ruční ovládání úkolu pomocí motorizovaného stroje, ale závisí na lidském rozhodování.

Automatizace představuje další krok k mechanizaci, protože nahrazuje lidskou účast s použitím logických programovacích příkazů a výkonných strojů.

Nižší provozní náklady

S průmyslovou automatizací jsou eliminovány náklady na dovolenou, lékařskou péči a bonusy spojené s lidským pracovníkem. Stejně tak nevyžaduje další výhody, které mají zaměstnanci, např. Důchodové pojištění, bonusy atd..

I když se týká vysokých počátečních nákladů, šetří měsíční plat pracovníků, což vede k výrazným úsporám pro společnost..

Náklady na údržbu spojené s vybavením používaným pro průmyslovou automatizaci jsou nižší, protože se obvykle nerozkládají. Pokud se nezdaří, měli by jej opravit pouze počítačoví a servisní technici.

Vysoká produktivita

Zatímco mnoho společností najímá stovky výrobních lidí, aby provozovali závod tři směny po dobu maximálně 24 hodin, je třeba, aby byl uzavřen pro dovolenou a údržbu..

Průmyslová automatizace splňuje cíl společnosti a umožňuje výrobnímu závodu pracovat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu a 365 dní v roce. To přináší výrazné zlepšení produktivity organizace.

Vysoká kvalita

Automatizace zablokuje chybu související s lidskou bytostí. Navíc roboti nemají žádný druh vyčerpání, což má za následek rovnoměrnou kvalitu výrobků, dokonce i výrobu v různých časech.

Vysoká flexibilita

Je-li k montážní lince přidán nový úkol, bude vyžadován pro lidského operátora školení.

Na druhou stranu, roboty mohou být naprogramovány tak, aby vykonávaly jakoukoliv práci. Tím je výrobní proces pružnější.

Vysoká přesnost informací

Shromážděná automatizovaná data umožňují analyzovat klíčové informace o výrobě s velkou přesností těchto dat, což snižuje náklady na kompilaci.

To umožňuje správná rozhodnutí při zlepšování procesů a snižování množství odpadu.

Vysoká bezpečnost

Průmyslová automatizace může učinit výrobní linku bezpečnou pro pracovníky nasazením robotů pro manévrování nebezpečných situací.

Vysoké počáteční náklady

Počáteční investice spojená se změnou z lidské výrobní linky na automatickou je velmi vysoká.

Kromě toho školení zaměstnanců na zvládnutí tohoto sofistikovaného nového vybavení zahrnuje značné náklady.

Typy

Pevná automatizace

Používá se k provádění opakovaných a pevných operací za účelem dosažení vysokých výrobních rychlostí.

Používá specifické zařízení pro automatizaci procesů s pevnou sekvencí nebo montážních operací. Sled operací je určen konfigurací zařízení.

Naprogramované příkazy jsou obsaženy ve strojích ve formě převodů, kabeláže a dalšího hardwaru, který nelze snadno měnit z jednoho výrobku na druhý..

Tato forma automatizace se vyznačuje vysokou počáteční investicí a vysokými rychlostmi výroby. Proto je vhodný pro výrobky vyráběné ve velkých objemech.

Programovatelná automatizace

Je to forma automatizace pro výrobu výrobků v sériích. Výrobky jsou vyráběny v dávkách od několika desítek do několika tisíc kusů najednou.

Pro každou novou šarži musí být výrobní zařízení přeprogramováno tak, aby se přizpůsobilo novému typu výrobku. Toto přeprogramování vyžaduje čas, s neproduktivním časovým obdobím následovaným výrobním cyklem pro každou dávku.

Míra výroby je obecně nižší než v oblasti pevné automatizace, protože zařízení je navrženo tak, aby usnadnilo změnu produktu, místo aby se specializovalo na produkt..

Příklady tohoto automatizačního systému jsou numericky řízené stroje, průmyslové roboty, ocelárny atd..

Flexibilní automatizace

S tímto systémem je k dispozici automatické řídicí zařízení, které poskytuje velkou flexibilitu pro provádění změn pro každý produkt. Jedná se o rozšíření programovatelné automatizace.

Nevýhodou programovatelné automatizace je doba potřebná k přeprogramování výrobního zařízení pro každou novou dávku produktu. To je ztracený výrobní čas, který je drahý.

V pružné automatizaci se přeprogramování provádí rychle a automaticky v počítačovém terminálu, aniž by bylo nutné používat výrobní zařízení jako takové.

Tyto změny jsou prováděny prostřednictvím instrukcí vydaných lidskými operátory ve formě kódů.

V důsledku toho není nutné seskupovat produkty do šarží. To může produkovat směs různých produktů, jeden po druhém.

Aplikace

Průmysl 4.0

Vzestup průmyslové automatizace přímo souvisí s „čtvrtou průmyslovou revolucí“, která je lépe známa pod názvem Průmysl 4.0. Původně z Německa, Industry 4.0 pokrývá mnoho zařízení, koncepty a stroje.

Průmysl 4.0 spolupracuje s průmyslovým internetem věcí, což je dokonalá integrace různých fyzických objektů na internetu, prostřednictvím virtuální reprezentace a se softwarem / hardwarem pro připojení za účelem zvýšení výrobních procesů..

Díky těmto novým technologiím je možné vytvořit chytřejší, bezpečnější a pokročilejší výrobu. Otevřete spolehlivější, konzistentnější a účinnější výrobní platformu než dříve.

Průmysl 4.0 pokrývá mnoho oblastí výroby a bude tak činit i nadále.

Průmyslová robotika

Průmyslová robotika je odvětví průmyslové automatizace, která pomáhá v různých výrobních procesech, jako je obrábění, svařování, lakování, montáž a manipulace s materiály..

Průmysloví roboti používají různé mechanické, elektrické a softwarové systémy, aby umožnili vysokou přesnost a rychlost, což daleko přesahuje jakýkoli lidský výkon.

Tyto systémy byly revidovány a vylepšeny do té míry, že jeden robot může pracovat 24 hodin denně s malou nebo žádnou údržbou. V roce 1997 bylo v provozu 700 000 průmyslových robotů, počet se v roce 2017 zvýšil na 1,8 milionu.

Programovatelné logické regulátory

Průmyslová automatizace zahrnuje programovatelné automaty (PLC) ve výrobním procesu. Ty využívají systém zpracování, který umožňuje měnit vstupní a výstupní ovládání pomocí jednoduchého programování.

PLC může přijímat různé vstupy a vracet různé logické výstupy. Vstupními zařízeními jsou snímače a výstupní zařízení jsou motory, ventily atd..

PLC jsou podobné počítačům. Zatímco jsou však počítače optimalizovány pro výpočty, PLC jsou optimalizována pro řídicí úlohy a použití v průmyslovém prostředí.

Jsou konstruovány tak, že pro zvládání vibrací, vysokých teplot, vlhkosti a hluku je potřeba pouze základní znalost programování na základě logiky..

Největší výhodou nabízenou PLC je jejich flexibilita. Mohou ovládat řadu různých řídicích systémů. Nepotřebují přepojovat systém pro změnu řídicího systému. Tato flexibilita je činí výhodnými pro komplexní a rozmanité systémy.

Příklady

V automobilovém průmyslu byla instalace pístů v motoru provedena ručně, s chybovostí 1-1,6%. V současné době se stejný úkol provádí s automatickým strojem s chybovostí 0,0001%.

Umělá inteligence (AI) se používá s robotikou pro automatické označování pomocí robotických ramen jako automatických aplikátorů štítků a AI pro detekci produktů, které mají být označeny..

Automatizace u Audi

V závodě Audi v Německu je počet robotů téměř 800 zaměstnanců. Dělají většinu těžké práce, stejně jako potenciálně nebezpečné svary, stejně jako nudně opakované testy.

Mezi výhody automatizace u společnosti Audi patří mnohem vyšší produktivita a nižší požadavky na pracovníky bez školení.

Roboty používané v Audi nejsou zodpovědné pouze za nebezpečnou práci, kterou předtím vykonali netrénovaní zaměstnanci, ale také sbírají velké množství dat, která mohou být analyzována a využívána ke zlepšení provozu továrny..

Stále však existují úkoly, které roboti nemohou vykonávat, a lidé jsou lépe připraveni zvládnout.

Přijetím nejnebezpečnějších úkolů a zlepšením efektivity a produktivity těchto úkolů může Audi přilákat více vysoce kvalifikovaných a specializovaných pracovníků k plnění úkolů zaměřených na lidskou bytost..

Automatizovaná výrobní linka

Skládá se z řady pracovních stanic spojených přenosovým systémem pro přesun částí mezi stanicemi.

Je to příklad pevné automatizace, protože tyto linky jsou obvykle konfigurovány pro dlouhé výrobní cykly.

Každá stanice je navržena tak, aby prováděla specifickou operaci zpracování, takže kus nebo produkt je prováděn krok za krokem, jak se pohybuje podél linie.

V normálním provozu linky, kus je zpracován v každé stanici, tak že mnoho kusů je zpracováno současně, produkovat hotový kus s každým cyklem linky \ t.

Různé operace, které probíhají, musí být sekvencovány a správně koordinovány tak, aby linka fungovala efektivně.

Moderní automatizované linky jsou řízeny programovatelnými automaty. Ty mohou provádět typy časovacích a sekvenčních funkcí požadovaných pro jejich provoz.

Odkazy

  1. Terry M. Brei (2018). Co je průmyslová automatizace? Sure Controls Inc. Převzato z: surecontrols.com.
  2. Experimentální strojový překlad hesla 2018 z encyklopedie Wikipedia pořízený překladačem Eurotran. Automatizace Převzato z: en.wikipedia.org.
  3. Elektrotechnika (2018). Co je průmyslová automatizace Typy průmyslové automatizace. Převzato z: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Co je průmyslová automatizace? Převzato z: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Aplikace automatizace a robotiky. Převzato z: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Průmyslová automatizace: Stručná historie výrobních aplikací & současný stav a výhled do budoucna. Cerasis Převzato z: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, do německého příkladu. Převzato z: eagletechnologies.com.