ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ: ИСТОРИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДЫ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2024

Промышленная автоматизация является технологией , используемой в системах управления , такие как компьютеры, роботы и информационных технологии, обеспечивающие автоматическое выполнение различных процессов и машин в промышленности, без необходимости человеческих операторов.

Он направлен на замену принятия решений человеком и ручных командно-ответных действий с использованием механизированного оборудования и команд логического программирования.

Источник: pixabay.com

Раньше целью автоматизации было повышение производительности, поскольку автоматизированные системы могут работать 24 часа в сутки, и снижение затрат, связанных с людьми-операторами, таких как заработная плата и льготы.

Эта автоматизация достигается с помощью различных средств, таких как механические, гидравлические, пневматические, электрические, электронные и компьютерные устройства, обычно объединенные между собой.

К контроллерам общего назначения для промышленных процессов относятся: программируемые логические контроллеры, независимые модули ввода-вывода и компьютеры.

Текущая ситуация

В последнее время промышленная автоматизация находит все большее признание в различных отраслях промышленности из-за ее огромных преимуществ в производственном процессе, таких как повышение производительности, качества, гибкости и безопасности при низких затратах.

Он также дает преимущества в экономии труда, затрат на электроэнергию и материалы, а также в большей точности измерений.

Важной тенденцией является более широкое использование компьютерного зрения для обеспечения функций автоматического контроля. Еще одна тенденция - продолжающийся рост использования роботов.

Энергоэффективность в производственных процессах стала одним из важнейших приоритетов.

Например, компании, производящие полупроводники, предлагают приложения для 8-битных микроконтроллеров, которые используются в системах управления насосами и двигателями общего назначения, для снижения энергопотребления и, следовательно, повышения эффективности.

Отчет Всемирного банка о мировом развитии за 2018 год свидетельствует о том, что, хотя промышленная автоматизация вытесняет рабочих, инновации создают новые отрасли и рабочие места.

история

С момента своего создания промышленная автоматизация достигла больших успехов среди видов деятельности, которые ранее выполнялись вручную.

Индустриальная революция

Появление первых двигателей и парового двигателя предъявило новые требования к системам автоматического управления, таким как регуляторы температуры и регуляторы давления.

В 1771 году была изобретена первая полностью автоматизированная прядильная фабрика с гидравлическим приводом. В 1785 году была разработана автоматическая мукомольная мельница, ставшая первым полностью автоматизированным производственным процессом.

Ford Motor

В 1913 году Ford Motor Company представила сборочную линию для производства автомобилей, которая считается одним из новаторских типов автоматизации в обрабатывающей промышленности.

До этого машину строила бригада квалифицированных и неквалифицированных рабочих. Автоматизация производства улучшила темпы производства Ford и увеличила его прибыль.

Линия сборки и массовое производство автомобилей были первыми в мире. Это сократило время сборки автомобиля с 12 часов до полутора часов.

Достижения ХХ века

Диспетчерские стали обычным явлением в 1920-х гг. До начала 1930-х годов управление технологическим процессом было только включением / выключением.

Контроллеры начали появляться в 1930-х годах с возможностью вносить расчетные изменения в ответ на отклонения от контрольной цифры.

В диспетчерских использовались цветные огни, чтобы сигнализировать рабочим о необходимости внести определенные изменения вручную.

В 1930-е годы Япония была лидером в разработке компонентов. Разработаны первый микровыключатель, реле защиты и высокоточный электрический таймер.

В 1945 году Япония начала программу промышленной реконструкции. Программа была основана на новых технологиях, а не на устаревших методах, которые использовал остальной мир.

Япония стала мировым лидером в области промышленной автоматизации. Такие автомобильные компании, как Honda, Toyota и Nissan, смогли произвести множество высококачественных и надежных автомобилей.

характеристики

Механизация - это ручное выполнение задачи с использованием моторизованного оборудования, но в зависимости от решения, принимаемого человеком.

Автоматизация представляет собой дополнительный шаг к механизации, поскольку она заменяет участие человека использованием команд логического программирования и мощного оборудования.

Более низкие эксплуатационные расходы

Благодаря промышленной автоматизации устраняются расходы на отпуск, медицинское обслуживание и премии, связанные с человеческим работником. Точно так же не требуется других льгот, которые есть у сотрудников, таких как пенсионное обеспечение, премии и т. Д.

Хотя это связано с высокими первоначальными затратами, это позволяет сэкономить ежемесячную зарплату рабочих, что приводит к значительной экономии для компании.

Стоимость технического обслуживания оборудования, используемого для промышленной автоматизации, ниже, поскольку оно не имеет тенденции к выходу из строя. Если они выходят из строя, их должны ремонтировать только ИТ-специалисты и инженеры по обслуживанию.

Высокая производительность

Несмотря на то, что многие компании нанимают сотни производственных рабочих для эксплуатации завода в три смены в течение максимум 24 часов, его все же необходимо закрыть на праздники и техническое обслуживание.

Промышленная автоматизация отвечает цели компании, позволяя производственному предприятию работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю и 365 дней в году. Это приводит к значительному повышению производительности организации.

Высокое качество

Автоматизация устраняет ошибки, связанные с человеком. Кроме того, у роботов нет никакого истощения, что позволяет получать продукты одинакового качества, даже если они производятся в разное время.

Высокая гибкость

Если новая задача добавляется на сборочную линию, потребуется обучение оператора-человека.

С другой стороны, роботов можно запрограммировать на выполнение любого вида работы. Это делает производственный процесс более гибким.

Высокая точность информации

Автоматически собранные данные позволяют анализировать ключевую производственную информацию с большой точностью этих данных, снижая стоимость компиляции.

Это позволяет принимать правильные решения при попытке улучшить процессы и сократить отходы.

Строгий режим

Промышленная автоматизация может сделать производственную линию безопасной для рабочих за счет внедрения роботов для маневрирования в опасных ситуациях.

Высокая начальная стоимость

Первоначальные вложения, связанные с переходом с производственной линии человека на автоматическую, очень высоки.

Кроме того, обучение сотрудников работе с этим сложным новым оборудованием требует значительных затрат.

Типы

Стационарная автоматизация

Он используется для выполнения повторяющихся и фиксированных операций с целью достижения высокой производительности.

Используйте специальную команду для автоматизации процессов с фиксированной последовательностью или сборочных операций. Последовательность операций определяется конфигурацией оборудования.

Запрограммированные команды содержатся в машинах в виде шестерен, проводки и другого оборудования, которое невозможно легко изменить с одного продукта на другой.

Эта форма автоматизации отличается высокими начальными вложениями и высокой производительностью. Поэтому подходит для продуктов, которые производятся в больших объемах.

Программируемая автоматизация

Это форма автоматизации для производства продукции партиями. Продукция выпускается партиями от нескольких десятков до нескольких тысяч единиц единовременно.

Для каждой новой партии производственное оборудование необходимо перепрограммировать в соответствии с новым типом продукции. Это перепрограммирование требует времени, с непроизводительным периодом времени, за которым следует производственный цикл для каждой партии.

Производительность, как правило, ниже, чем при стационарной автоматизации, потому что оборудование спроектировано так, чтобы облегчить смену продукта, а не иметь специализацию продукта.

Примерами этой системы автоматизации являются машины с числовым программным управлением, промышленные роботы, сталелитейные заводы и т. Д.

Гибкая автоматизация

Эта система снабжена оборудованием автоматического управления, которое обеспечивает большую гибкость при внесении изменений в каждый продукт. Это расширение программируемой автоматизации.

Обратной стороной программируемой автоматизации является время, необходимое для перепрограммирования производственного оборудования для каждой новой партии продукта. Это потеря производственного времени, которая обходится дорого.

В гибкой автоматизации перепрограммирование выполняется быстро и автоматически на компьютерном терминале, без необходимости использования производственного оборудования как такового.

Эти изменения производятся с помощью инструкций, данных в виде кодов операторами-людьми.

Следовательно, нет необходимости группировать продукты в партии. Можно производить смесь разных продуктов друг за другом.

Приложения

Индустрия 4.0

Рост промышленной автоматизации напрямую связан с «четвертой промышленной революцией», более известной как Индустрия 4.0. Индустрия 4.0, зародившаяся в Германии, включает в себя множество устройств, концепций и машин.

Индустрия 4.0 работает с промышленным Интернетом вещей, который представляет собой идеальную интеграцию различных физических объектов в Интернете через виртуальное представление, а также с программным / аппаратным обеспечением для подключения, чтобы внести улучшения в производственные процессы.

Эти новые технологии позволяют создавать более разумное, безопасное и современное производство. Это открывает более надежную, последовательную и эффективную производственную платформу, чем раньше.

Индустрия 4.0 охватывает многие области производства и будет продолжать делать это со временем.

Промышленная робототехника

Промышленная робототехника - это отрасль промышленной автоматизации, которая помогает в различных производственных процессах, таких как механическая обработка, сварка, окраска, сборка и транспортировка материалов.

В промышленных роботах используются различные механические, электрические и программные системы, обеспечивающие высокую точность и скорость, намного превосходящие возможности человека.

Эти системы были отремонтированы и улучшены до такой степени, что один робот может работать 24 часа в сутки с минимальным обслуживанием или без него. В 1997 году использовалось 700 000 промышленных роботов, в 2017 году их число увеличилось до 1,8 миллиона.

Программируемые логические контроллеры

Промышленная автоматизация включает в себя программируемые логические контроллеры (ПЛК) в производственный процесс. Они используют систему обработки, которая позволяет вам изменять элементы управления вводом и выводом с помощью простого программирования.

ПЛК может получать множество входов и возвращать множество логических выходов. Устройства ввода - это датчики, а устройства вывода - двигатели, клапаны и т. Д.

ПЛК похожи на компьютеры. Однако в то время как компьютеры оптимизированы для вычислений, ПЛК оптимизированы для задач управления и использования в промышленных средах.

Они построены таким образом, что для работы с вибрациями, высокими температурами, влажностью и шумом необходимы только базовые знания программирования на основе логики.

Самым большим преимуществом ПЛК является их гибкость. Они могут управлять целым рядом различных систем управления. Они избавляют от необходимости перестраивать систему для изменения системы управления. Такая гибкость делает их выгодными для сложных и разнообразных систем.

Примеры

В автомобилестроении установка поршней в двигатель раньше производилась вручную, с погрешностью 1-1,6%. В настоящее время та же задача выполняется с помощью автоматизированного станка с коэффициентом ошибок 0,0001%.

Искусственный интеллект (ИИ) используется с робототехникой для автоматической маркировки, используя роботизированные манипуляторы в качестве автоматических аппликаторов этикеток, и ИИ для обнаружения продуктов, которые нужно маркировать.

Автоматизация в Audi

На заводе Audi в Германии количество роботов почти равно 800 сотрудникам. Они выполняют большую часть тяжелой работы, а также потенциально опасную сварку, а также утомительно повторяющиеся испытания.

Среди преимуществ автоматизации Audi - гораздо более высокая производительность и меньшая потребность в неквалифицированных рабочих.

Роботы, используемые в Audi, не только выполняют опасную работу, которую ранее выполняли неподготовленные сотрудники, но и собирают множество данных, которые можно анализировать и использовать для улучшения работы завода.

Тем не менее, есть задачи, которые роботы выполнять не могут, а люди лучше подготовлены для решения этих задач.

Принимая на себя самые опасные задачи и повышая эффективность и продуктивность этих задач, Audi может привлечь более высококвалифицированных и квалифицированных рабочих для выполнения задач, ориентированных на человека.

Автоматизированная производственная линия

Он состоит из ряда рабочих станций, соединенных системой передачи для перемещения деталей между станциями.

Это пример фиксированной автоматизации, поскольку эти линии обычно настраиваются на длительные производственные циклы.

Каждая станция предназначена для выполнения определенной операции обработки, так что деталь или продукт производятся поэтапно, по мере продвижения по линии.

При нормальной работе линии одна деталь обрабатывается на каждой станции, поэтому многие детали обрабатываются одновременно, производя готовую деталь с каждым циклом линии.

Различные выполняемые операции должны быть правильно упорядочены и скоординированы, чтобы линия работала эффективно.

Современные автоматизированные линии управляются программируемыми логическими контроллерами. Они могут выполнять функции синхронизации и последовательности, необходимые для вашей работы.

Ссылки

1. Терри М. Брей (2018). Что такое промышленная автоматизация? Sure Controls Inc. Взято с сайта surecontrols.com.
2. Википедия, бесплатная энциклопедия (2018). Автоматизация. Взято с: en.wikipedia.org.
3. Электротехника (2018). Что такое промышленная автоматизация - Виды промышленной автоматизации. Взято с: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Что такое промышленная автоматизация? Взято с сайта unitronicsplc.com.
5. Энциклопедия Британника (2018). Приложения автоматизации и робототехники. Взято с: britannica.com.
6. Адам Робинсон (2014). Промышленная автоматизация: краткая история промышленного применения, текущее состояние и перспективы на будущее. Cerasis. Взято с: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Заводская автоматизация, немецкий пример. Взято с сайта eagletechnologies.com.