INDUSTRIEL AUTOMATISERING: HISTORIE, EGENSKABER OG TYPER - TEKNOLOGI - 2024

Den industrielle automatisering er den teknologi, der anvendes af kontrolsystemer som computere, robotter og informationsteknologier for at muliggøre automatisk udførelse af forskellige processer og maskiner i en branche uden behov for menneskelige operatører.

Det søger at erstatte menneskelig beslutningstagning og manuel kommando-respons-aktiviteter med brug af mekaniseret udstyr og logiske programmeringskommandoer.

Kilde: pixabay.com

Tidligere var formålet med automatisering at øge produktiviteten, da automatiserede systemer kan fungere 24 timer i døgnet og reducere omkostningerne forbundet med menneskelige operatører, såsom løn og fordele.

Denne automatisering er opnået på forskellige måder, såsom mekaniske, hydrauliske, pneumatiske, elektriske, elektroniske og computerenheder, generelt kombineret blandt dem.

Generelle styringsenheder til industrielle processer inkluderer: programmerbare logiske controllere, uafhængige I / O-moduler og computere.

Nuværende situation

For nylig har industriel automatisering fundet stigende accept af forskellige typer industri på grund af dens enorme fordele i fremstillingsprocessen, såsom øget produktivitet, kvalitet, fleksibilitet og sikkerhed til lave omkostninger.

Det har også fordele ved besparelser i arbejdskraft, elektricitetsomkostninger og materialomkostninger samt større nøjagtighed i målinger.

En vigtig tendens er den øgede brug af computervision til at give automatiske inspektionsfunktioner. En anden tendens er den fortsatte stigning i brugen af ​​robotter.

Energieffektivitet i industrielle processer er nu blevet en af ​​de højeste prioriteter.

F.eks. Tilbyder halvledervirksomheder 8-bit mikrocontroller-applikationer, der findes i generelle pumpe- og motorstyringer, for at reducere strømforbruget og dermed øge effektiviteten.

Verdensbankens Verdensudviklingsrapport 2018 viser bevis for, at selvom industriel automatisering fortrænger arbejdstagere, skaber innovation nye industrier og job.

Historie

Siden starten, har industriel automatisering gjort store fremskridt blandt aktiviteter, der tidligere blev udført manuelt.

Industrielle revolution

Introduktionen af ​​de første motorer og dampmaskinen skabte et nyt krav til automatiske styresystemer, såsom temperaturregulatorer og trykregulatorer.

I 1771 blev den første fuldautomatiske spindemølle, drevet af hydraulisk kraft, opfundet. I 1785 blev der udviklet en automatisk melemølle, der blev den første fuldautomatiske industrielle proces.

Ford Motor

I 1913 introducerede Ford Motor Company en bilproduktionsmonteringslinje, der betragtes som en af ​​de banebrydende typer automatisering i fremstillingsindustrien.

Før dette blev en bil bygget af et team af dygtige og ufaglærte arbejdere. Automatiseringen af ​​produktionen forbedrede Fords produktionshastigheder og øgede sit overskud.

Samlebåndet og masseproduktionen af ​​biler var de første af deres art i verden. Det skår bilmonteringstid fra 12 timer pr. Bil til cirka halvanden time.

Fremskridt i det 20. århundrede

Kontrolrum blev almindelige i 1920'erne. Indtil de tidlige 1930'ere var processtyring kun til / fra.

Kontrollører begyndte at blive introduceret i 1930'erne med mulighed for at foretage beregnede ændringer som svar på afvigelser fra et kontroltal.

Kontrolrum anvendte farvekodede lys til at signalere fabriksarbejdere om at foretage visse ændringer manuelt.

I 1930'erne var Japan førende inden for komponentudvikling. Den første mikroskifte, beskyttelsesrelæer og høj præcision elektrisk timer blev udviklet.

I 1945 begyndte Japan et industrielt genopbygningsprogram. Programmet var baseret på nye teknologier i modsætning til de forældede metoder, som resten af ​​verden brugte.

Japan blev verdens førende inden for industriel automatisering. Bilselskaber som Honda, Toyota og Nissan var i stand til at producere adskillige pålidelige biler af høj kvalitet.

egenskaber

Mekanisering er den manuelle betjening af en opgave ved hjælp af motoriserede maskiner, men afhængig af menneskelige beslutninger.

Automation er et yderligere trin til mekanisering, da den erstatter menneskelig deltagelse med brugen af ​​logiske programmeringskommandoer og kraftfulde maskiner.

Lavere driftsomkostninger

Med industriel automatisering elimineres ferie-, sundheds- og bonusomkostninger forbundet med en menneskelig arbejdstager. Ligeledes kræver det ikke andre fordele, som ansatte har, såsom pensionsdækning, bonusser osv.

Selvom det er relateret til en høj startomkostning, sparer det arbejdernes månedlige løn, hvilket fører til betydelige besparelser for virksomheden.

Vedligeholdelsesomkostninger forbundet med udstyr, der bruges til industriel automatisering, er lavere, fordi de normalt ikke er beskadiget. Hvis de mislykkes, er det kun IT- og vedligeholdelsesingeniører, der skal reparere det.

Høj produktivitet

Mens mange virksomheder ansætter hundredvis af produktionsfolk til at drive anlægget i tre skift i det maksimale døgn, skal det stadig være lukket for helligdage og vedligeholdelse.

Industriel automatisering opfylder et virksomheds mål, hvilket gør det muligt for fabrikken at fungere 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen og 365 dage om året. Dette bringer en betydelig forbedring af organisationens produktivitet.

Høj kvalitet

Automation appease menneskelig-relateret fejl. Derudover har robotterne ikke nogen form for udmattelse, hvilket resulterer i produkter af ensartet kvalitet, selv de fremstiller dem på forskellige tidspunkter.

Høj fleksibilitet

Hvis der tilføjes en ny opgave på samlebåndet, kræves en træning for den menneskelige operatør.

På den anden side kan robotter programmeres til at udføre enhver type arbejde. Dette gør fremstillingsprocessen mere fleksibel.

Høj informationsnøjagtighed

De indsamlede automatiske data giver dig mulighed for at analysere nøglefremstillingsoplysninger med stor præcision af disse data, hvilket reducerer dine kompilationsomkostninger.

Dette gør det muligt at træffe korrekte beslutninger, når man prøver at forbedre processer og reducere affald.

Høj sikkerhed

Industriel automatisering kan gøre produktionslinjen sikker for arbejdstagerne ved at implementere robotter til at manøvrere farlige situationer.

Høj startomkostninger

Den oprindelige investering forbundet med at skifte fra en menneskelig produktionslinje til en automatisk er meget høj.

Derudover medfører uddannelse af ansatte til at betjene dette sofistikerede nye udstyr betydelige omkostninger.

typer

Fast automatisering

Det bruges til at udføre gentagne og faste operationer for at opnå høje produktionshastigheder.

Ansæt et specialteam til at automatisere faste sekvensprocesser eller monteringsoperationer. Operationssekvensen bestemmes af konfigurationen af ​​udstyret.

De programmerede kommandoer findes i maskinerne i form af gear, ledninger og anden hardware, der ikke let kan ændres fra et produkt til et andet.

Denne automatiseringsform er kendetegnet ved en høj initial investering og høje produktionshastigheder. Derfor er det velegnet til produkter, der fremstilles i store mængder.

Programmerbar automatisering

Det er en form for automatisering til fremstilling af produkter i batches. Produkter fremstilles i batches fra flere dusin til flere tusind enheder ad gangen.

For hver nye batch skal produktionsudstyret omprogrammeres, så det passer til den nye produkttype. Denne omprogrammering kræver tid med en ikke-produktiv periode efterfulgt af en produktionskørsel for hver batch.

Produktionshastigheder er generelt lavere end ved fast automatisering, fordi udstyret er designet til at lette produktudskiftning snarere end at have produktspecialisering.

Eksempler på dette automatiseringssystem er numerisk styrede maskiner, industriroboter, stålfabriker osv.

Fleksibel automatisering

Med dette system leveres et automatisk kontroludstyr, som giver stor fleksibilitet til at foretage ændringer for hvert produkt. Det er en udvidelse af programmerbar automatisering.

Ulempen med programmerbar automatisering er den tid, der kræves til at omprogrammere produktionsudstyr til hver nye batch af produkt. Dette er tabt produktionstid, hvilket er dyrt.

Ved fleksibel automatisering udføres omprogrammering hurtigt og automatisk på en computerterminal uden at skulle bruge produktionsudstyret som sådan.

Disse ændringer foretages med instruktioner givet i form af koder fra menneskelige operatører.

Derfor er det ikke nødvendigt at gruppere produkterne i batches. En blanding af forskellige produkter kan fremstilles efter hinanden.

Applikationer

Industri 4.0

Fremgangen i industriel automatisering er direkte relateret til den "fjerde industrielle revolution", der er bedre kendt som Industry 4.0. Oprindeligt fra Tyskland omfatter Industry 4.0 adskillige enheder, koncepter og maskiner.

Industri 4.0 arbejder med det industrielle tingenes internet, som er den perfekte integration af forskellige fysiske objekter på Internettet, gennem en virtuel repræsentation og med software / hardware til at oprette forbindelse til for at tilføje forbedringer i produktionsprocesserne.

At være i stand til at skabe smartere, sikrere og mere avanceret produktion er muligt med disse nye teknologier. Det åbner en mere pålidelig, konsistent og effektiv produktionsplatform end før.

Industri 4.0 dækker mange produktionsområder og vil fortsat gøre det, når tiden går.

Industriel robotik

Industriel robotik er en gren af ​​industriel automatisering, der hjælper med forskellige fremstillingsprocesser, såsom bearbejdning, svejsning, maling, montering og materialehåndtering.

Industrielle robotter bruger forskellige mekaniske, elektriske og softwaresystemer for at muliggøre høj præcision og hastighed, der langt overstiger enhver menneskelig ydeevne.

Disse systemer blev revideret og forbedret til det punkt, at en enkelt robot kan køre 24 timer i døgnet med ringe eller ingen vedligeholdelse. I 1997 var der 700.000 industrielle robotter i brug, antallet er steget til 1,8 millioner i 2017.

Programmerbare logiske controllere

Industriel automatisering inkorporerer programmerbare logiske controllere (PLC'er) i fremstillingsprocessen. Disse bruger et behandlingssystem, der giver dig mulighed for at variere input- og outputkontrollerne gennem simpel programmering.

En PLC kan modtage en række input og returnere en række logiske output. Indgangsenhederne er sensorer, og udgangsenhederne er motorer, ventiler osv.

PLC'er ligner computere. Selvom computere er optimeret til beregning, er PLC'er imidlertid optimerede til kontrolopgaver og brug i industrielle miljøer.

De er konstrueret på en sådan måde, at kun grundlæggende logisk-baseret programmering viden er nødvendig for at håndtere vibrationer, høje temperaturer, fugtighed og støj.

Den største fordel, som PLC'er tilbyder, er deres fleksibilitet. De kan betjene en række forskellige styresystemer. De gør det unødvendigt at tilslutte et system til at ændre kontrolsystemet. Denne fleksibilitet gør dem rentable til komplekse og varierede systemer.

eksempler

I bilindustrien blev installationen af ​​stempler i motoren tidligere udført manuelt med en fejlhastighed på 1-1,6%. I øjeblikket udføres denne samme opgave med en automatiseret maskine med en fejlprocent på 0,0001%.

Kunstig intelligens (AI) bruges sammen med robotik til at fremstille automatisk mærkning, ved hjælp af robotarme som automatiske etiketapplikatorer, og AI til at detektere de produkter, der skal mærkes.

Automation hos Audi

På Audi-fabrikken i Tyskland er antallet af robotter næsten lig med 800 ansatte. De udfører det meste af tunge løft samt potentielt farlig svejsning samt trættende gentagne test.

Blandt fordelene ved automatisering hos Audi er meget højere produktivitet og et lavere krav til ufaglærte.

Robotterne, der bruges på Audi, tager ikke kun sig af det farlige arbejde, der tidligere er udført af utrænede medarbejdere, men indsamler også et væld af data, der kan analyseres og bruges til at forbedre fabriksdriften.

Der er dog stadig opgaver, som robotter ikke kan udføre, og mennesker er bedre rustet til at håndtere.

Ved at påtage sig de farligste opgaver og forbedre effektiviteten og produktiviteten af ​​disse opgaver, kan Audi tiltrække mere dygtige og dygtige medarbejdere til at udføre menneskefokuserede opgaver.

Automatiseret produktionslinje

Det består af en række arbejdsstationer forbundet med et overførselssystem for at flytte dele mellem stationerne.

Det er et eksempel på fast automatisering, da disse linjer generelt er indstillet til lange produktionskørsler.

Hver station er designet til at udføre en specifik behandlingsoperation, så delen eller produktet fremstilles trin for trin, når det skrider frem langs linjen.

Ved normal linjedrift behandles en del ved hver station, så mange dele behandles samtidig, hvilket producerer en færdig del med hver cyklus af linjen.

De forskellige operationer, der finder sted, skal sekvensbestemmes korrekt og koordineres, så linjen fungerer effektivt.

Moderne automatiserede linjer styres af programmerbare logiske controllere. Disse kan udføre de typer timing og sekventeringsfunktioner, der kræves til din operation.

Referencer

1. Terry M. Brei (2018). Hvad er industriel automatisering? Sure Controls Inc. taget fra: surecontrols.com.
2. Wikipedia, gratis encyklopædi (2018). Automatisering. Taget fra: en.wikipedia.org.
3. Elektrisk teknologi (2018). Hvad er industriel automatisering - typer af industriel automatisering. Taget fra: electronictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Hvad er industriel automatisering? Taget fra: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Anvendelser af automatisering og robotik. Taget fra: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Industriel automatisering: en kort historie med fremstillingsapplikationer og den aktuelle tilstand og fremtidsudsigter. Cerasis. Taget fra: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, et tysk eksempel. Taget fra: eagletechnologies.com.