INDUSTRIJSKA AVTOMATIZACIJA: ZGODOVINA, ZNAČILNOSTI IN VRSTE - TEHNOLOGIJA - 2026

Industrijske avtomatizacije je s kontrolnih sistemov, kot so računalniki, roboti in informacijskih tehnologij se uporablja, ki omogoča samodejno izvajanje različnih procesov in strojev v industriji, tehnologija, brez potrebe po človeških subjektov.

Prizadeva si za nadomeščanje človekovih odločitev in ročnih odzivov na povezovanje z uporabo mehanizirane opreme in ukazov logičnega programiranja.

Vir: pixabay.com

Prej je bil namen avtomatizacije povečati produktivnost, saj lahko avtomatizirani sistemi delujejo 24 ur na dan in zmanjšajo stroške, povezane s človeškimi operaterji, kot so plače in ugodnosti.

Ta avtomatizacija je bila dosežena z različnimi sredstvi, kot so mehanske, hidravlične, pnevmatske, električne, elektronske in računalniške naprave, ki so med njimi na splošno kombinirane.

Splošni krmilniki za industrijske procese vključujejo: programirljivi logični krmilniki, neodvisni V / I moduli in računalniki.

Trenutne razmere

V zadnjem času je industrijska avtomatizacija vse bolj sprejela različne vrste industrije zaradi svojih ogromnih koristi v proizvodnem procesu, kot so povečana produktivnost, kakovost, fleksibilnost in varnost z nizkimi stroški.

Koristi ima tudi prihranke pri stroških dela, elektriki in materialnih stroških, pa tudi večjo natančnost pri meritvah.

Pomemben trend je povečana uporaba računalniškega vida za zagotavljanje samodejnih pregledovalnih funkcij. Drugi trend je stalno povečanje uporabe robotov.

Energetska učinkovitost v industrijskih procesih je zdaj postala ena največjih prioritet.

Na primer, polprevodniška podjetja ponujajo 8-bitne aplikacije mikrokontrolerjev, ki jih najdemo v krmilnih črpalkah in motorjih za splošno uporabo, da zmanjšajo porabo energije in s tem povečajo učinkovitost.

Poročilo Svetovne banke o svetovnem razvoju za leto 2018 kaže, da čeprav industrijska avtomatizacija izpodriva delavce, inovacije ustvarjajo nove industrije in delovna mesta.

Zgodovina

Industrijska avtomatizacija je od svoje ustanovitve močno napredovala med dejavnostmi, ki so se prej izvajale ročno.

Industrijska revolucija

Uvedba prvih motorjev in parnega stroja je ustvarila novo zahtevo za avtomatske krmilne sisteme, kot so regulatorji temperature in regulatorji tlaka.

Leta 1771 so izumili prvo popolnoma avtomatizirano predilnico, ki jo poganja hidravlična moč. Leta 1785 je bil razvit avtomatski mlin za moko, ki je postal prvi popolnoma avtomatiziran industrijski postopek.

Ford Motor

Leta 1913 je Ford Motor Company uvedel proizvodno linijo za proizvodnjo avtomobilov, ki velja za eno od pionirskih vrst avtomatizacije v predelovalni industriji.

Pred tem je avto zgradila ekipa kvalificiranih in nekvalificiranih delavcev. Avtomatizacija proizvodnje je izboljšala Fordove stopnje proizvodnje in povečala dobiček.

Servisna linija in množična proizvodnja avtomobilov sta bili prvi tovrstne vrste na svetu. Čas sestavljanja avtomobila je skrajšal z 12 ur na avto na približno uro in pol.

Napredki v 20. stoletju

Kontrolne sobe so postale običajne v dvajsetih letih 20. Do zgodnjih tridesetih let prejšnjega stoletja je bil nadzor nad postopkom samo vklopljen / izklopljen.

Krmilniki so se začeli uvajati v tridesetih letih prejšnjega stoletja z možnostjo spreminjanja sprememb kot odstopanja od kontrolne številke.

Kontrolne sobe so z barvnimi lučmi sporočale delavcem rastlin, da so določene spremembe ročno izvedli.

V tridesetih letih prejšnjega stoletja je bila Japonska vodilna v razvoju komponent. Razviti so bili prvi mikropreklopniki, zaščitni releji in visoko precizni električni timer.

Leta 1945 je Japonska začela program industrijske obnove. Program je temeljil na novih tehnologijah, v nasprotju s starinskimi metodami, ki jih je uporabljal preostali svet.

Japonska je postala vodilna v svetu na področju industrijske avtomatizacije. Avtomobilska podjetja, kot so Honda, Toyota in Nissan, so lahko izdelala številne kakovostne, zanesljive avtomobile.

značilnosti

Mehanizacija je ročno izvajanje naloge z motornimi stroji, vendar odvisno od človekovega odločanja.

Avtomatizacija predstavlja dodaten korak k mehanizaciji, saj nadomešča človekovo udeležbo z uporabo ukazov logičnega programiranja in močnih strojev.

Nižji obratovalni stroški

Z industrijsko avtomatizacijo se odpravijo stroški počitnic, zdravstvenega varstva in dodatkov, povezani s človeškim delavcem. Prav tako ne zahteva drugih ugodnosti, ki jih imajo zaposleni, na primer pokojninsko kritje, bonuse itd.

Čeprav je povezan z visokimi začetnimi stroški, prihrani mesečno plačo delavcev, kar vodi do znatnih prihrankov za podjetje.

Stroški vzdrževanja, povezani z opremo, ki se uporablja za industrijsko avtomatizacijo, so nižji, saj se ne navadijo pokvariti. Če ne bodo uspeli, bi jo morali popraviti samo inženirji in vzdrževalci.

Visoka produktivnost

Medtem ko veliko podjetij najame na stotine proizvodnih ljudi, ki naj bi obrat vodili v treh izmenah za največ 24 ur, ga je treba za počitnice in vzdrževanje še vedno zapreti.

Industrijska avtomatizacija izpolnjuje cilj podjetja, ki omogoča proizvodnemu obratu 24 ur na dan, 7 dni na teden in 365 dni v letu. To prinaša znatno izboljšanje produktivnosti organizacije.

Visoka kvaliteta

Avtomatizacija prikaže napako, povezano s človekom. Poleg tega roboti nimajo nobene vrste izčrpanosti, kar ima za posledico izdelke enake kakovosti, celo izdelujejo jih v različnih obdobjih.

Velika prilagodljivost

Če se na montažni liniji doda nova naloga, bo za človeškega operaterja potrebno usposabljanje.

Po drugi strani pa lahko robote sprogramiramo za opravljanje katere koli vrste dela. Zaradi tega je postopek izdelave bolj prilagodljiv.

Visoka natančnost informacij

Avtomatizirani zbrani podatki vam omogočajo, da z veliko natančnostjo analizirate ključne podatke o proizvodnji, kar zmanjša vaše stroške prevajanja.

To omogoča pravilne odločitve, ko poskušate izboljšati procese in zmanjšati odpadke.

Visoka varnost

Industrijska avtomatizacija lahko naredi proizvodno linijo varno za delavce z uvedbo robotov za manevriranje nevarnih situacij.

Visoki začetni stroški

Začetne naložbe, povezane s prehodom s človeške proizvodne linije na avtomatsko, so zelo visoke.

Poleg tega usposabljanje zaposlenih za uporabo te prefinjene nove opreme vključuje velike stroške.

Vrste

Fiksna avtomatizacija

Uporablja se za izvajanje ponavljajočih in fiksnih operacij za doseganje visokih stopenj proizvodnje.

Za avtomatizacijo postopkov s fiksnim zaporedjem ali operacij sestavljanja zaposlite ekipo za posebne namene. Zaporedje operacij je določeno s konfiguracijo opreme.

Programirani ukazi so v napravah vsebovani v obliki zobnikov, ožičenja in druge strojne opreme, ki je ni mogoče enostavno spremeniti iz enega izdelka v drugega.

Za to obliko avtomatizacije so značilne visoke začetne naložbe in visoke stopnje proizvodnje. Zato je primeren za izdelke, ki so narejeni v velikih količinah.

Programska avtomatizacija

To je oblika avtomatizacije za izdelavo izdelkov v serijah. Izdelki so izdelani v serijah, ki segajo od več deset do nekaj tisoč enot naenkrat.

Za vsako novo serijo je treba proizvodno opremo ponovno programirati tako, da ustreza novi vrsti izdelka. To ponovno programiranje zahteva čas z neproduktivnim obdobjem, ki mu sledi proizvodni postopek za vsako serijo.

Stopnje proizvodnje so na splošno nižje kot v fiksni avtomatizaciji, ker je oprema zasnovana tako, da olajša prehod izdelka, namesto da bi imela specializirano opremo.

Primeri tega sistema za avtomatizacijo so numerično krmiljeni stroji, industrijski roboti, jeklarne itd.

Prilagodljiva avtomatizacija

S tem sistemom je na voljo samodejna krmilna oprema, ki zagotavlja veliko prožnost pri spreminjanju vsakega izdelka. Gre za razširitev programabilne avtomatizacije.

Slaba stran programabilne avtomatizacije je čas, potreben za reprogramiranje proizvodne opreme za vsako novo serijo izdelkov. To je izgubljen čas proizvodnje, kar je drago.

V prilagodljivi avtomatizaciji se reprogramiranje izvede hitro in samodejno na računalniškem terminalu, ne da bi pri tem morali uporabljati proizvodno opremo.

Te spremembe so opravljene z navodili, ki jih v obliki kode dajo upravljavci ljudi.

Zato izdelkov ni treba razvrščati v serije. Mešanico različnih izdelkov lahko pridelamo drug za drugim.

Prijave

Industrija 4.0

Vzpon industrijske avtomatizacije je neposredno povezan s "četrto industrijsko revolucijo", bolj znano kot Industrija 4.0. Industrija 4.0, ki izvira iz Nemčije, obsega številne naprave, koncepte in stroje.

Industrija 4.0 sodeluje z industrijskim internetom stvari, kar je popolna integracija različnih fizičnih predmetov na internetu, preko virtualne predstavitve in s programsko / strojno opremo za povezovanje, da bi izboljšali proizvodne procese.

S temi novimi tehnologijami je mogoče ustvariti pametnejšo, varnejšo in naprednejšo proizvodnjo. Odpira bolj zanesljivo, dosledno in učinkovito proizvodno platformo kot prej.

Industrija 4.0 pokriva številna področja proizvodnje in bo to še naprej izvajala.

Industrijska robotika

Industrijska robotika je veja industrijske avtomatizacije, ki pomaga pri različnih proizvodnih procesih, kot so strojna obdelava, varjenje, barvanje, montaža in ravnanje z materiali.

Industrijski roboti uporabljajo različne mehanske, električne in programske sisteme, da omogočajo visoko natančnost in hitrost, ki daleč presegajo katero koli človeško zmogljivost.

Ti sistemi so bili prenovljeni in izboljšani do te mere, da lahko en sam robot deluje 24 ur na dan z malo ali brez vzdrževanja. Leta 1997 je bilo v uporabi 700.000 industrijskih robotov, število se je v letu 2017 povečalo na 1,8 milijona.

Programabilni logični krmilniki

Industrijska avtomatizacija vključuje proizvodne logične krmilnike (PLC) v proizvodni postopek. Ti uporabljajo sistem obdelave, ki vam omogoča preprosto spreminjanje vhodnih in izhodnih krmil, s preprostim programiranjem.

PLC lahko sprejme različne vhode in vrne različne logične izhode. Vhodne naprave so senzorji, izhodne naprave pa motorji, ventili itd.

PLC-ji so podobni računalnikom. Medtem ko so računalniki optimizirani za izračune, so PLC-ji optimizirani za nadzorne naloge in uporabo v industrijskih okoljih.

Zasnovani so tako, da je za upravljanje vibracij, visokih temperatur, vlage in hrupa potrebno le osnovno znanje o programiranju, ki temelji na logiki.

Največja prednost, ki jo imajo PLC-ji, je njihova prilagodljivost. Lahko upravljajo vrsto različnih krmilnih sistemov. Zaradi tega ni treba ponovno namestiti sistema za spremembo krmilnega sistema. Ta prilagodljivost jim omogoča donosnost za kompleksne in raznolike sisteme.

Primeri

V avtomobilski industriji je bila vgradnja bata v motorju izvedena ročno, s stopnjo napake 1-1,6%. Trenutno to isto nalogo opravimo z avtomatiziranim strojem s stopnjo napake 0,0001%.

Umetna inteligenca (AI) se uporablja z robotiko za samodejno označevanje, z robotskimi ročicami kot samodejnimi aplikatorji nalepk in AI za zaznavanje izdelkov, ki jih je treba označiti.

Avtomatizacija pri Audiju

V tovarni Audi v Nemčiji je število robotov skoraj enako 800 zaposlenim. Opravljajo večino težkega dvigovanja, pa tudi potencialno nevarnega varjenja, pa tudi dolgočasno ponavljajoče se testiranje.

Med prednostmi avtomatizacije pri Audiju sta veliko večja produktivnost in nižje zahteve po nekvalificiranih delavcih.

Roboti, ki jih uporabljajo pri Audiju, ne samo skrbijo za nevarno delo, ki so ga predhodno opravljali nekvalificirani zaposleni, temveč tudi zbirajo veliko podatkov, ki jih je mogoče analizirati in uporabiti za izboljšanje delovanja tovarne.

Vendar pa še vedno obstajajo naloge, ki jih roboti ne morejo opravljati in ljudje so bolje opremljeni.

Z sprejemanjem najnevarnejših nalog in izboljšanjem učinkovitosti in produktivnosti teh nalog lahko Audi privabi bolj visoko usposobljene in usposobljene delavce za opravljanje nalog, osredotočenih na človeka.

Samodejna proizvodna linija

Sestavljen je iz niza delovnih postaj, povezanih s prenosnim sistemom za premikanje delov med postajami.

Je primer fiksne avtomatizacije, saj so te proge praviloma postavljene za dolge proizvodne stroje.

Vsaka postaja je zasnovana tako, da izvaja določeno operacijo obdelave, tako da se del ali izdelek izdeluje korak za korakom, ko napreduje vzdolž vrstice.

Pri normalnem obratovanju linij se na vsaki postaji obdeluje en del, zato se hkrati deli veliko delov, kar ustvari končni del z vsakim ciklom proge.

Različne operacije, ki se izvajajo, morajo biti pravilno zaporedne in usklajene, da lahko linija učinkovito deluje.

Sodobne avtomatizirane linije krmilijo programirljivi logični krmilniki. Te lahko izvajajo vrste funkcij določanja časa in zaporedja, ki so potrebne za vašo operacijo.

Reference

1. Terry M. Brei (2018). Kaj je industrijska avtomatizacija? Sure Controls Inc. Vzeto iz: surecontrols.com.
2. Wikipedija, brezplačna enciklopedija (2018). Avtomatizacija. Izvedeno iz: en.wikipedia.org.
3. Električna tehnologija (2018). Kaj je industrijska avtomatizacija - Vrste industrijske avtomatizacije. Izvedeno iz: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Kaj je industrijska avtomatizacija? Vzeto iz: unitronicsplc.com.
5. Enciklopedija Britannica (2018). Uporaba avtomatizacije in robotike. Vzeto iz: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Industrijska avtomatizacija: kratka zgodovina aplikacije za uporabo in trenutno stanje in prihodnost. Ceraza. Vzeto iz: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Tovarniška avtomatizacija, nemški primer. Vzeto iz: eagletechnologies.com.