ПРОМИСЛОВА АВТОМАТИЗАЦІЯ: ІСТОРІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ВИДИ - ТЕХНОЛОГІЯ - 2025

Промислова автоматизація є технологією , яка використовується в системах управління , такі як комп'ютери, роботи і інформаційних технології, що забезпечують автоматичне виконання різних процесів і машин в промисловості, без необхідності людських операторів.

Він спрямований на заміну діяльності щодо прийняття рішень і ручного управління командною діяльністю використанням механізованого обладнання та команд логічного програмування.

Джерело: pixabay.com

Раніше метою автоматизації було підвищення продуктивності праці, оскільки автоматизовані системи можуть працювати 24 години на добу та знижувати витрати, пов’язані з людьми, операторами, такими як заробітна плата та пільги.

Ця автоматизація була досягнута різними засобами, такими як механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні, електронні та комп'ютерні пристрої, як правило, поєднані між ними.

Контролери загального призначення для промислових процесів включають: програмовані логічні контролери, незалежні модулі вводу / виводу та комп'ютери.

Нинішня ситуація

Останнім часом промислова автоматизація знайшла все більшу популярність у різних галузях промисловості, завдяки своїм величезним перевагам у виробничому процесі, таких як підвищення продуктивності, якості, гнучкості та безпеки при низьких витратах.

Він також має переваги в економії праці, електроенергії та матеріальних витрат, а також більшої точності вимірювань.

Важливою тенденцією є розширене використання комп'ютерного зору для надання функцій автоматичного огляду. Ще одна тенденція - постійне збільшення використання роботів.

Зараз енергоефективність у виробничих процесах стала одним з найвищих пріоритетів.

Наприклад, напівпровідникові компанії пропонують 8-бітні програми мікроконтролерів, які можна знайти в системах керування насосами та двигунами загального призначення, щоб зменшити споживання енергії і, таким чином, підвищити ефективність.

Звіт Світового банку про розвиток світу за 2018 рік свідчить про те, що, хоча промислова автоматизація витісняє працівників, інновації створюють нові галузі та робочі місця.

Історія

З часу свого створення промислова автоматизація досягла значних успіхів серед видів діяльності, які раніше виконувалися вручну.

Промислова революція

Введення перших двигунів і парового двигуна створило нову вимогу до автоматичних систем управління, таких як регулятори температури та регулятори тиску.

У 1771 році була винайдена перша повністю автоматизована прядильна фабрика, що працює на гідравлічній потужності. У 1785 р. Був розроблений автоматичний борошномельний завод, який став першим повністю автоматизованим промисловим процесом.

Ford Motor

У 1913 році компанія «Форд Мотор» представила складальну лінію для виробництва автомобілів, яка вважається одним із першопрохідних типів автоматизації в обробній промисловості.

До цього автомобіль будував команда кваліфікованих та некваліфікованих працівників. Автоматизація виробництва покращила темпи виробництва Ford і збільшила його прибуток.

Конвеєрна лінія та масове виробництво автомобілів були першими подібними видами у світі. Це скоротило час складання автомобіля з 12 годин на машину до приблизно півтори години.

Аванси в 20 столітті

Диспетчерські приміщення стали поширеними в 1920-х рр. До початку 1930-х років контроль над процесом був лише ввімкнено / вимкнено.

Контролери почали вводити в 1930-х роках, маючи можливість вносити розрахункові зміни у відповідь на відхилення від контрольної цифри.

Контрольні використовували кольорові світильники, щоб сигналізувати працівникам заводу про внесення певних змін вручну.

Протягом 1930-х років Японія була лідером у розробці компонентів. Були розроблені перші мікроперемикачі, реле захисту та високоточний електричний таймер.

У 1945 році Японія розпочала програму промислової реконструкції. Програма базувалася на нових технологіях, на відміну від старовинних методів, якими користувався інший світ.

Японія стала світовим лідером у галузі промислової автоматизації. Автомобільні компанії, такі як Honda, Toyota та Nissan, змогли виготовити численні високоякісні, надійні автомобілі.

характеристики

Механізація - це ручне виконання завдання з використанням моторизованих машин, але залежно від прийняття рішення людини.

Автоматизація є додатковим кроком до механізації, оскільки замінює участь людини використанням команд логічного програмування та потужних механізмів.

Зниження експлуатаційних витрат

За допомогою промислової автоматизації виключаються витрати на відпустку, охорону здоров'я та преміальні витрати, пов'язані з працівником людини. Так само не потрібно інших пільг, які мають працівники, таких як пенсійне покриття, премії тощо.

Хоча це пов'язано з високою початковою вартістю, це дозволяє економити щомісячну зарплату працівників, що призводить до значних заощаджень для компанії.

Витрати на обслуговування, пов'язані з обладнанням, що використовується для промислової автоматизації, нижчі, оскільки вони не мають тенденції руйнуватися. Якщо вони не спрацьовують, її відремонтувати повинні лише інженери з технічного обслуговування та обслуговування.

Висока продуктивність

Хоча багато компаній наймають сотні виробничих людей, щоб керувати заводом на три зміни протягом максимум 24 годин, його все одно потрібно закрити для свят та обслуговування.

Промислова автоматизація відповідає цілі компанії, дозволяючи виробництву працювати 24 години на добу, 7 днів на тиждень та 365 днів на рік. Це приносить значне поліпшення продуктивності організації.

Висока якість

Автоматизація зменшує помилки, пов'язані з людиною. Крім того, у роботів немає жодного виду виснаження, в результаті чого продукти мають однакову якість, навіть виготовляючи їх у різний час.

Висока гнучкість

Якщо на складальній лінії буде додано нове завдання, для оператора людини буде потрібно навчання.

З іншого боку, роботів можна запрограмувати на виконання будь-яких робіт. Це робить процес виготовлення більш гнучким.

Висока інформаційна точність

Автоматизовані зібрані дані дозволяють аналізувати ключову виробничу інформацію з великою точністю, зменшуючи ваші витрати на компіляцію.

Це дозволяє приймати правильні рішення, намагаючись покращити процеси та зменшити відходи.

Висока безпека

Промислова автоматизація може зробити виробничу лінію безпечною для працівників, застосовуючи роботи для маневрування небезпечними ситуаціями.

Висока початкова вартість

Початкові інвестиції, пов'язані з переходом від виробничої лінії до автоматичної, дуже великі.

Крім того, підготовка працівників до використання цього складного нового обладнання потребує значних витрат.

Типи

Фіксована автоматизація

Він використовується для виконання повторюваних і фіксованих операцій для досягнення високих темпів виробництва.

Використовуйте команду спеціального призначення для автоматизації фіксованих послідовних процесів або операцій складання. Послідовність операцій визначається конфігурацією обладнання.

Програмовані команди містяться в машинах у вигляді передач, електропроводки та іншого обладнання, яке неможливо легко змінити від одного продукту до іншого.

Ця форма автоматизації характеризується високими початковими інвестиціями та високими показниками виробництва. Тому він підходить для виробів, які виготовляються у великих обсягах.

Програмована автоматизація

Це форма автоматизації виготовлення виробів партіями. Продукція випускається партіями від кількох десятків до декількох тисяч одиниць одночасно.

Для кожної нової партії виробниче обладнання повинно бути перепрограмоване відповідно до нового виду продукції. Це перепрограмування вимагає часу, з невиробничим періодом часу з подальшим виробничим циклом для кожної партії.

Виробничі норми, як правило, нижчі, ніж у фіксованій автоматизації, оскільки обладнання призначене для полегшення переходу продукції, а не спеціалізації продукції.

Прикладами цієї системи автоматизації є цифрові керовані машини, промислові роботи, сталеливарні заводи тощо.

Гнучка автоматизація

З цією системою забезпечується автоматичне обладнання управління, що забезпечує велику гнучкість для внесення змін до кожного продукту. Це розширення програмованої автоматизації.

Недоліком програмованої автоматизації є час, необхідний для перепрограмування виробничого обладнання для кожної нової партії товару. Це втрачений час виробництва, що коштує дорого.

У гнучкої автоматизації перепрограмування виконується швидко та автоматично на комп'ютерному терміналі, без необхідності використовувати виробниче обладнання як таке.

Ці зміни вносяться за допомогою інструкцій, наданих у вигляді кодів операторами людини.

Отже, групувати продукцію в партії не потрібно. Суміш різних продуктів може вироблятися одна за одною.

Програми

Промисловість 4.0

Підйом промислової автоматизації безпосередньо пов'язаний з "четвертою промисловою революцією", більш відомою як Промисловість 4.0. Родом з Німеччини, Промисловість 4.0 охоплює численні пристрої, концепції та машини.

Промисловість 4.0 працює з промисловим Інтернетом речей, що є ідеальною інтеграцією різних фізичних об'єктів в Інтернеті, через віртуальне представлення, а також з програмним / апаратним забезпеченням для підключення з метою вдосконалення виробничих процесів.

Завдяки цим новим технологіям можна створити розумніші, безпечніші та досконаліші виробництва. Це відкриває більш надійну, послідовну та ефективну виробничу платформу, ніж раніше.

Промисловість 4.0 охоплює багато галузей виробництва і буде продовжувати це робити з часом.

Промислова робототехніка

Промислова робототехніка - галузь промислової автоматизації, яка допомагає в різних виробничих процесах, таких як обробка, зварювання, фарбування, складання та поводження з матеріалами.

Промислові роботи використовують різні механічні, електричні та програмні системи для забезпечення високої точності та швидкості, що значно перевищує будь-які показники роботи людини.

Ці системи були капітально відремонтовані та вдосконалені до того, що один робот може працювати 24 години на добу з невеликим обслуговуванням або без його обслуговування. У 1997 році було у використанні 700 000 промислових роботів, кількість зросла до 1,8 мільйона в 2017 році.

Програмовані логічні контролери

Промислова автоматизація включає в себе програмовані логічні контролери (ПЛК) у виробничий процес. Вони використовують систему обробки, яка дозволяє змінювати керування входом і виходом за допомогою простого програмування.

ПЛК може приймати різноманітні входи та повертати різні логічні виходи. Пристрої введення є датчиками, а вихідними пристроями - двигуни, клапани тощо.

ПЛК схожі на комп’ютери. Однак, хоча комп'ютери оптимізовані для розрахунків, ПЛК оптимізовані для управління завданнями та використання в промислових умовах.

Вони побудовані таким чином, що для обробки вібрацій, високих температур, вологості та шуму потрібні лише основні знання з програмування на основі логіки.

Найбільша перевага, яку пропонують PLC, - це їх гнучкість. Вони можуть управляти цілою низкою різних систем управління. Вони роблять зайвим перепрофілювати систему для зміни системи управління. Ця гнучкість робить їх вигідними для складних і різноманітних систем.

Приклади

У автомобільній промисловості установку поршнів у двигун раніше робили вручну, з похибкою 1-1,6%. В даний час це ж завдання виконується з автоматизованою машиною, що має похибку 0,0001%.

Штучний інтелект (AI) використовується з робототехнікою для автоматичного маркування, використовуючи роботизовані зброї як автоматичні аплікатори етикеток, а AI - для виявлення продуктів, що підлягають маркуванню.

Автоматизація на Audi

На заводі Audi в Німеччині кількість роботів майже дорівнює 800 працівникам. Вони роблять більшу частину важкого підйому, а також потенційно небезпечного зварювання, а також втомливо повторюваних випробувань.

Серед переваг автоматизації Audi - набагато вища продуктивність і менша вимога до некваліфікованих працівників.

Роботи, які використовуються в Audi, не лише опікуються небезпечною роботою, яку раніше виконували непідготовлені працівники, але й збирають безліч даних, які можна проаналізувати та використати для покращення роботи фабрики.

Однак все ж є завдання, які роботи не можуть виконувати, і люди краще оснащені.

Беручи на себе найнебезпечніші завдання та підвищуючи ефективність та продуктивність цих завдань, Audi може залучати більш висококваліфікованих та кваліфікованих працівників для виконання завдань, орієнтованих на людину.

Автоматизована виробнича лінія

Він складається з серії робочих станцій, з'єднаних системою передачі для переміщення деталей між станціями.

Це приклад фіксованої автоматизації, оскільки ці лінії, як правило, встановлюються для тривалих виробничих циклів.

Кожна станція призначена для виконання певної операції обробки, щоб деталь або виріб виготовлялися поетапно, по мірі просування по лінії.

У звичайному режимі роботи одна частина обробляється на кожній станції, тому багато деталей обробляються одночасно, утворюючи готову частину з кожним циклом лінії.

Різні операції, які проводяться, повинні бути належним чином прокладені та узгоджені для ефективної роботи лінії.

Сучасні автоматизовані лінії керуються програмованими логічними контролерами. Вони можуть виконувати типи функцій хронометражу та послідовності, необхідних для вашої операції.

Список літератури

1. Террі М. Брей (2018). Що таке промислова автоматизація? Sure Controls Inc. Взято з: surecontrols.com.
2. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія (2018). Автоматизація. Взято з: en.wikipedia.org.
3. Електричні технології (2018). Що таке промислова автоматизація - види промислової автоматизації. Взято з: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Що таке промислова автоматизація? Взято з: unitronicsplc.com.
5. Енциклопедія Британіка (2018). Застосування автоматики та робототехніки. Взято з: britannica.com.
6. Адам Робінсон (2014). Промислова автоматизація: коротка історія застосування та сучасний прогноз стану та майбутнього. Церази. Взято з: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Автоматизація заводу, німецький приклад. Взято з: eagletechnologies.com.