Rūpniecības automatizācijas vēsture, īpašības, veidi un pielietojumi



The rūpnieciskā automatizācija ir tehnoloģija, ko izmanto, izmantojot kontroles sistēmas, piemēram, datorus, robotus un informācijas tehnoloģijas, lai ļautu automātiskai dažādu mašīnu un procesu darbībai nozarē, neprasot cilvēku operatorus.

Tā mērķis ir aizstāt cilvēku lēmumu pieņemšanu un manuālās darbības, kas saistītas ar komandu reaģēšanu, izmantojot mehanizētu aprīkojumu un loģiskās programmēšanas komandas..

Agrāk automatizācijas mērķis bija palielināt produktivitāti, jo automatizētās sistēmas var darboties 24 stundas diennaktī un samazināt izmaksas, kas saistītas ar cilvēku operatoriem, piemēram, algas un pabalstus..

Šī automatizācija ir panākta ar dažādiem līdzekļiem, piemēram, mehāniskām, hidrauliskām, pneimatiskām, elektriskām, elektroniskām un datoru ierīcēm, kas parasti ir apvienotas..

Starp vispārējas nozīmes kontrolieriem rūpnieciskiem procesiem ir: programmējami loģiskie kontrolieri, neatkarīgi I / O moduļi un datori.

Indekss

  • 1 Pašreizējā situācija
  • 2 Vēsture
    • 2.1. Rūpnieciskā revolūcija
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Avanss 20. gadsimtā
  • 3 Raksturojums
    • 3.1. Zemākas ekspluatācijas izmaksas
    • 3.2 Augsta produktivitāte
    • 3.3. Augsta kvalitāte
    • 3.4. Augsta elastība
    • 3.5. Augsta informācijas precizitāte
    • 3.6 Augsta drošība
    • 3.7. Augstas sākotnējās izmaksas
  • 4 veidi
    • 4.1. Fiksēta automatizācija
    • 4.2 Programmējama automatizācija
    • 4.3 Elastīga automatizācija
  • 5 Pieteikumi
    • 5.1. Rūpniecība 4.0
    • 5.2. Rūpnieciskā robotika
    • 5.3 Programmējami loģiskie kontrolieri
  • 6 Piemēri
    • 6.1 Automatizācija Audi
    • 6.2. Automatizētā ražošanas līnija
  • 7 Atsauces

Pašreizējā situācija

Nesen rūpnieciskā automatizācija ir atklājusi, ka dažādos rūpniecības veidos ir arvien vairāk pieņemts, pateicoties tā milzīgajām priekšrocībām ražošanas procesā, piemēram, paaugstināta ražība, kvalitāte, elastīgums un drošība par zemām izmaksām..

Tam ir arī ieguvumi darbaspēka ietaupījumos, elektroenerģijas izmaksās un materiālu izmaksās, kā arī lielāka mērījumu precizitāte.

Svarīga tendence ir mākslīgā redzējuma plašāka izmantošana, lai nodrošinātu automātiskas pārbaudes funkcijas. Vēl viena tendence ir nepārtraukts robotu izmantošanas pieaugums.

Energoefektivitāte rūpnieciskajos procesos tagad ir kļuvusi par vienu no augstākajām prioritātēm.

Piemēram, pusvadītāju uzņēmumi piedāvā 8 bitu mikrokontrolleru lietojumprogrammas, kas atrodamas vispārējas nozīmes motoru un sūkņu vadībā, lai samazinātu enerģijas patēriņu un tādējādi palielinātu efektivitāti.

Pasaules Bankas 2018. gada Pasaules attīstības ziņojums rāda pierādījumus, ka, lai gan rūpnieciskā automatizācija pārvieto darba ņēmējus, inovācijas rada jaunas nozares un darbavietas.

Vēsture

Kopš tās sākuma rūpnieciskā automatizācija ir devusi lielu progresu starp darbībām, kas iepriekš veiktas manuāli.

Rūpniecības revolūcija

Pirmo dzinēju un tvaika dzinēja ieviešana radīja jaunu prasību automātiskām vadības sistēmām, piemēram, temperatūras regulatoriem un spiediena regulatoriem.

1771. gadā tika izgudrots pirmais pilnībā automatizētais centrifūgas dzirnavs, ko darbina ar hidraulisko jaudu. 1785. gadā tika izstrādāta automātiska miltu rūpnīca, kas kļuva par pirmo pilnībā automatizēto ražošanas procesu.

Ford Motor

1913. gadā Ford Motor Company ieviesa automobiļu ražošanas montāžas līniju, kas tiek uzskatīta par vienu no pirmajiem automatizācijas veidiem apstrādes rūpniecībā..

Pirms tam automašīnu uzcēla kvalificētu un nekvalificētu darbinieku komanda. Ražošanas automatizācija uzlaboja Ford ražošanas rādītājus un palielināja peļņu.

Automobiļu montāžas līnija un masveida ražošana visā pasaulē bija pirmie. Samazināts automašīnas montāžas laiks no 12 stundām uz automašīnu līdz apmēram pusotrai stundai.

Avanss 20. gadsimtā

Kontroles telpas kļuva izplatītas 1920. gados, līdz 1930. gadu sākumam procesa kontrole bija tikai ieslēgta / izslēgta.

1930. gados tika ieviesti kontrolieri, kas spēja veikt aprēķinātas izmaiņas, reaģējot uz novirzēm no kontroles skaitļa.

Vadības telpas izmantoja kodētas krāsu gaismas, lai nosūtītu signālus augu darbiniekiem, lai veiktu noteiktas izmaiņas manuāli.

1930. gados Japāna bija līderis komponentu izstrādē. Tika izstrādāts pirmais mikro slēdzis, aizsardzības releji un augstas precizitātes elektriskais taimeris.

1945. gadā Japāna uzsāka rūpnieciskās rekonstrukcijas programmu. Programma balstījās uz jaunām tehnoloģijām, atšķirībā no novecojušajām metodēm, ko izmantoja pārējā pasaule.

Japāna kļuva par pasaules līderi rūpnieciskajā automatizācijā. Auto uzņēmumi, piemēram, Honda, Toyota un Nissan, varētu ražot daudzus uzticamus un augstas kvalitātes automobiļus.

Funkcijas

Mehānizācija ir uzdevuma manuāla vadīšana, izmantojot motorizētu mašīnu, bet atkarībā no cilvēka lēmumu pieņemšanas.

Automatizācija ir papildu posms mehanizācijā, jo tas aizvieto cilvēku līdzdalību, izmantojot loģiskās programmēšanas komandas un spēcīgas iekārtas.

Zemākas ekspluatācijas izmaksas

Ar rūpniecisko automatizāciju tiek novērstas atvaļinājumu, medicīniskās aprūpes un ar darbiniekiem saistīto prēmiju izmaksas. Tāpat tam nav nepieciešami citi pabalsti, kas darbiniekiem ir, piemēram, pensiju segums, prēmijas utt..

Lai gan tas ir saistīts ar augstām sākotnējām izmaksām, tas ietaupa darbinieku ikmēneša algu, kas uzņēmumam rada ievērojamus ietaupījumus..

Uzturēšanas izmaksas, kas saistītas ar rūpnieciskajā automatizācijā izmantoto aprīkojumu, ir zemākas, jo tās parasti nesadalās. Ja tie neizdodas, tikai datoru un tehniskās apkopes inženieriem tas jāremontē.

Augsta produktivitāte

Lai gan daudzi uzņēmumi pieņem darbā simtiem ražošanas cilvēku, lai veiktu rūpnīcas trīs maiņas uz laiku, kas nepārsniedz 24 stundas, tas joprojām ir jāaizver brīvdienās un uzturēšanā.

Rūpniecības automatizācija atbilst uzņēmuma mērķim, ļaujot ražotnei darboties 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā un 365 dienas gadā. Tas ievērojami uzlabo organizācijas produktivitāti.

Augsta kvalitāte

Automatizācija novērš kļūdu, kas saistīta ar cilvēku. Turklāt robotiem nav nekāda veida izsīkuma, kas rada vienādas kvalitātes produktus, pat ražošanu dažādos laikos.

Augsta elastība

Ja montāžas līnijai tiek pievienots jauns uzdevums, tas būs nepieciešams apmācības cilvēka operatoram.

No otras puses, robotus var ieprogrammēt, lai tie varētu veikt jebkādu darbu. Tas padara ražošanas procesu elastīgāku.

Augsta informācijas precizitāte

Savāktie automatizētie dati ļauj analizēt svarīgāko informāciju par ražošanu, ar šo datu precizitāti, samazinot kompilācijas izmaksas.

Tas ļauj pieņemt pareizus lēmumus, mēģinot uzlabot procesus un samazināt atkritumus.

Augsta drošība

Rūpnieciskā automatizācija var padarīt ražošanas līniju darba ņēmējiem drošu, izvietojot robotus bīstamu situāciju vadīšanai.

Augstas sākotnējās izmaksas

Sākotnējais ieguldījums, kas saistīts ar pāreju no cilvēka ražošanas līnijas uz automātisku, ir ļoti liels.

Turklāt darbinieku apmācība, lai apstrādātu šo sarežģīto jauno aprīkojumu, ir saistīta ar ievērojamām izmaksām.

Veidi

Fiksēta automatizācija

To izmanto atkārtotu un fiksētu darbību veikšanai, lai sasniegtu augstus ražošanas rādītājus.

Tā izmanto īpašu mērķi, lai automatizētu fiksēto secību procesus vai montāžas darbības. Darbību secību nosaka iekārtas konfigurācija.

Programmētās komandas ir iekļautas mašīnās pārnesumu, elektroinstalāciju un citu aparatūras veidā, kuras nevar viegli nomainīt no viena produkta uz citu.

Šo automatizācijas veidu raksturo augsts sākotnējais ieguldījums un augstie ražošanas apjomi. Tāpēc tas ir piemērots produktiem, kas izgatavoti lielos apjomos.

Programmējama automatizācija

Tas ir automatizācijas veids produktu ražošanai partijās. Produkti tiek ražoti partijās, sākot no vairākiem desmitiem līdz vairākiem tūkstošiem vienību.

Katrai jaunai partijai ražošanas iekārtas jāpārplāno, lai to pielāgotu jaunajam ražojuma veidam. Šī pārprogrammēšana prasa laiku, kam nav produktīva laika perioda, kam seko katras partijas ražošanas process.

Ražošanas rādītāji parasti ir zemāki nekā fiksētajā automatizācijā, jo iekārtas ir izstrādātas, lai atvieglotu produkta maiņu, nevis produkta specializāciju..

Šīs automatizācijas sistēmas piemēri ir ciparu vadības ierīces, rūpnieciskie roboti, tērauda rūpnīcas utt..

Elastīga automatizācija

Ar šo sistēmu tiek nodrošināta automātiska vadības iekārta, kas nodrošina lielu elastību, lai veiktu izmaiņas katram produktam. Tas ir programmējamas automatizācijas paplašinājums.

Programmējamās automatizācijas trūkums ir laiks, kas nepieciešams, lai pārplānotu ražošanas iekārtas katrai jaunajai produkta partijai. Tas ir zaudēts ražošanas laiks, kas ir dārgs.

Elastīgā automatizācijā pārprogrammēšana notiek ātri un automātiski datora terminālī, neizmantojot ražošanas aprīkojumu kā tādu.

Šīs izmaiņas tiek veiktas ar norādījumiem, ko sniedz cilvēku operatoru kodi.

Līdz ar to nav nepieciešams grupēt produktus partijās. Tas var radīt dažādu produktu maisījumu pēc kārtas.

Programmas

Rūpniecība 4.0

Rūpnieciskās automatizācijas pieaugums ir tieši saistīts ar "ceturto rūpniecisko revolūciju", kas ir labāk pazīstama kā Industry 4.0. Sākotnēji no Vācijas, Industry 4.0 aptver daudzas ierīces, koncepcijas un mašīnas.

Nozare 4.0 sadarbojas ar rūpniecisko lietisko internetu, kas ir ideāls dažādu fizisko objektu integrācija internetā, izmantojot virtuālo attēlojumu, un ar programmatūras / aparatūras savienojumu, lai pievienotu uzlabojumus ražošanas procesos..

Ar šīm jaunajām tehnoloģijām ir iespējams izveidot gudrāku, drošāku un progresīvāku ražošanu. Atveriet uzticamāku, konsekventāku un efektīvāku ražošanas platformu nekā iepriekš.

Nozare 4.0 aptver daudzas ražošanas jomas un turpinās to darīt arī laika gaitā.

Rūpnieciskā robotika

Rūpnieciskā robotika ir rūpnieciskās automatizācijas nozare, kas palīdz dažādos ražošanas procesos, piemēram, materiālu apstrādē, metināšanā, krāsošanā, montāžā un apstrādē..

Rūpnieciskie roboti izmanto dažādas mehāniskās, elektriskās un programmatūras sistēmas, lai nodrošinātu augstu precizitāti un ātrumu, kas ievērojami pārsniedz jebkuru cilvēka veiktspēju.

Šīs sistēmas tika pārskatītas un uzlabotas līdz tādam līmenim, ka viens robots var darboties 24 stundas diennaktī ar nelielu vai nekādu apkopi. 1997. gadā tika izmantoti 700 000 industriālo robotu, to skaits ir palielinājies līdz 1,8 miljoniem 2017. gadā.

Programmējami loģiskie kontrolleri

Ražošanas procesā rūpnieciskā automatizācija ietver programmējamus loģiskos kontrolierus (PLC). Tie izmanto apstrādes sistēmu, kas ļauj mainīt ievades un izejas vadību, izmantojot vienkāršu programmēšanu.

PLC var saņemt dažādas ieejas un atgriezt dažādas loģiskās izejas. Ievades ierīces ir sensori un izejas ierīces ir motori, vārsti utt..

PLC ir līdzīgi datoriem. Tomēr, lai gan datori ir optimizēti aprēķiniem, PLC ir optimizēti vadības uzdevumiem un izmantošanai rūpnieciskajā vidē.

Tie ir konstruēti tā, ka, lai apstrādātu vibrācijas, augstas temperatūras, mitruma un trokšņa līmeni, ir nepieciešamas tikai pamatzināšanas par loģiku balstītas programmēšanas metodes..

Lielākā priekšrocība, ko piedāvā PLC, ir to elastīgums. Viņi var darboties ar dažādām kontroles sistēmām. Tie padara nevajadzīgu pārrakstīt sistēmu, lai mainītu kontroles sistēmu. Šī elastība padara tos rentablus sarežģītām un dažādām sistēmām.

Piemēri

Automobiļu rūpniecībā virzuļu uzstādīšana motorā tika veikta manuāli, ar kļūdu koeficientu 1-1,6%. Pašlaik šis pats uzdevums tiek veikts ar automatizētu mašīnu, kura kļūdu līmenis ir 0,0001%.

Mākslīgais intelekts (AI) tiek izmantots kopā ar robotiku, lai veiktu automātisku marķēšanu, izmantojot robotu rokas kā automātiskās etiķetes aplikatorus, un AI, lai atklātu marķējamos produktus.

Automatizācija Audi

Audi rūpnīcā Vācijā robotu skaits ir gandrīz vienāds ar 800 darbiniekiem. Viņi dara lielāko daļu smago darbu, kā arī potenciāli bīstamas šuves, kā arī grūts atkārtojums.

Audi automatizācijas priekšrocība ir daudz augstāka produktivitāte un zemākas prasības darbiniekiem bez apmācības.

Audi izmantotie roboti ir atbildīgi ne tikai par bīstamajiem darbiem, ko iepriekš nepietiekami apmācīti darbinieki, bet arī ievāc lielu daudzumu datu, kurus var analizēt un izmantot, lai uzlabotu rūpnīcas darbību..

Tomēr joprojām ir uzdevumi, ko roboti nevar izpildīt, un cilvēki ir labāk sagatavoti rīkoties.

Uzņemot visbīstamākos uzdevumus un uzlabojot šo uzdevumu efektivitāti un produktivitāti, Audi var piesaistīt vairāk kvalificētu un specializētu darbinieku, lai veiktu cilvēka uzdevumus..

Automatizēta ražošanas līnija

Tā sastāv no virknes darba staciju, kas savienotas ar pārvades sistēmu, lai pārvietotu detaļas starp stacijām.

Tas ir fiksētās automatizācijas piemērs, jo šīs līnijas parasti ir konfigurētas ilgu ražošanas laiku veikšanai.

Katra stacija ir izstrādāta, lai veiktu konkrētu apstrādes darbību, lai gabals vai produkts būtu soli pa solim, jo ​​tas pārvietojas pa līniju.

Līnijas normālā darbībā gabals tiek apstrādāts katrā stacijā, lai daudzus gabalus apstrādātu vienlaicīgi, veidojot gatavu gabalu ar katru līnijas ciklu.

Dažādas operācijas, kas notiek, ir jāsaskaņo un pienācīgi jāsaskaņo, lai līnija darbotos efektīvi.

Mūsdienu automatizētās līnijas kontrolē programmējami loģiskie kontrolieri. Tie var veikt to darbībai nepieciešamos laika un secības funkciju veidus.

Atsauces

  1. Terry M. Brei (2018). Kas ir rūpnieciskā automatizācija? Sure Controls Inc. Ņemts no: surecontrols.com.
  2. Vikipēdija, brīvā enciklopēdija (2018). Automatizācija Uzņemts no: en.wikipedia.org.
  3. Elektrotehnoloģija (2018). Kas ir rūpnieciskā automatizācija Rūpnieciskās automatizācijas veidi. Uzņemts no: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Kas ir rūpnieciskā automatizācija? No: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Automatizācijas un robotikas pielietojumi. Ņemts no: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Rūpniecības automatizācija: īss ražošanas pielietojuma un pašreizējā stāvokļa un nākotnes perspektīvas vēsture. Cerāze Ievesta no: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Rūpnīcas automatizācija, vācu piemērs. Uzņemts no: eagletechnologies.com.