PRIEMYSELNÁ AUTOMATIZÁCIA: HISTÓRIA, VLASTNOSTI A TYPY - TECHNOLÓGIE - 2025

Priemyselnej automatizácie je technológia od kontrolných systémov, ako sú počítače, roboty a informačných technológií a slúži k aktivácii automatického spustenia rôznych procesov a strojov v priemysle, a to bez nutnosti ľudskej obsluhy.

Snaží sa nahradiť ľudské rozhodovanie a činnosti manuálneho riadenia príkazov pomocou mechanizovaného zariadenia a logických programovacích príkazov.

Zdroj: pixabay.com

Účelom automatizácie bolo predtým zvýšiť produktivitu, pretože automatizované systémy môžu fungovať 24 hodín denne a znižovať náklady spojené s ľudskými operátormi, ako sú mzdy a výhody.

Táto automatizácia bola dosiahnutá rôznymi prostriedkami, ako sú mechanické, hydraulické, pneumatické, elektrické, elektronické a počítačové zariadenia, ktoré sú všeobecne kombinované.

Medzi univerzálne radiče pre priemyselné procesy patria: programovateľné logické radiče, nezávislé I / O moduly a počítače.

Súčasná situácia

V poslednej dobe sa v priemyselnej automatizácii zistilo, že rôzne odvetvia priemyslu čoraz viac prijímajú vďaka obrovským výhodám vo výrobnom procese, ako je zvýšená produktivita, kvalita, flexibilita a bezpečnosť pri nízkych nákladoch.

Prináša výhody aj v úspore pracovných síl, nákladov na elektrinu a materiálových nákladoch, ako aj vo väčšej presnosti meraní.

Dôležitým trendom je zvýšené využívanie počítačového videnia na zabezpečenie funkcií automatickej kontroly. Ďalším trendom je pokračujúci nárast používania robotov.

Energetická účinnosť v priemyselných procesoch sa stala jednou z najvyšších priorít.

Napríklad polovodičové spoločnosti ponúkajú 8-bitové aplikácie mikrokontroléra, ktoré sa nachádzajú vo všeobecnom riadení čerpadiel a motorov, na zníženie spotreby energie, a tým na zvýšenie účinnosti.

Zo správy Svetovej banky o svetovom rozvoji za rok 2018 vyplýva, že zatiaľ čo priemyselná automatizácia presúva pracovníkov, inovácia vytvára nové odvetvia a pracovné miesta.

histórie

Od svojho vzniku zaznamenala priemyselná automatizácia veľké pokroky v činnostiach, ktoré sa predtým vykonávali manuálne.

Priemyselná revolúcia

Zavedenie prvých motorov a parných strojov vytvorilo novú požiadavku na automatické riadiace systémy, ako sú regulátory teploty a regulátory tlaku.

V roku 1771 bol vynájdený prvý plne automatizovaný spriadací mlyn, poháňaný hydraulickou silou. V roku 1785 bol vyvinutý automatický mlyn na múku, ktorý sa stal prvým plne automatizovaným priemyselným procesom.

Ford Motor

V roku 1913 predstavila spoločnosť Ford Motor Company montážnu linku pre automobilovú výrobu, ktorá sa považuje za jeden z priekopníckych typov automatizácie vo výrobe.

Predtým bolo auto vyrobené tímom kvalifikovaných a nekvalifikovaných pracovníkov. Automatizácia výroby zvýšila rýchlosť výroby spoločnosti Ford a zvýšila jej zisky.

Montážna linka a sériová výroba automobilov boli prvé svojho druhu na svete. Znížil čas montáže automobilu z 12 hodín na auto na asi hodinu a pol.

Pokroky v 20. storočí

Kontrolné miestnosti sa stali bežnými v dvadsiatych rokoch 20. storočia Až do začiatku tridsiatych rokov 20. storočia bola kontrola procesu iba zapnutá / vypnutá.

Regulátory sa začali zavádzať v 30. rokoch 20. storočia so schopnosťou robiť vypočítané zmeny v reakcii na odchýlky od kontrolnej hodnoty.

Kontrolné miestnosti používali farebne označené svetlá na signalizáciu pracovníkov elektrární, aby určité zmeny vykonali manuálne.

V 30. rokoch bolo Japonsko lídrom vo vývoji komponentov. Boli vyvinuté prvé mikrospínače, ochranné relé a vysoko presný elektrický časovač.

V roku 1945 začalo Japonsko program priemyselnej obnovy. Program bol založený na nových technológiách, na rozdiel od zastaraných metód, ktoré používal zvyšok sveta.

Japonsko sa stalo svetovým lídrom v priemyselnej automatizácii. Automobilové spoločnosti ako Honda, Toyota a Nissan dokázali vyrobiť množstvo kvalitných a spoľahlivých automobilov.

vlastnosti

Mechanizácia je ručné ovládanie úlohy pomocou motorizovaného strojového zariadenia, ale v závislosti od ľudského rozhodovania.

Automatizácia predstavuje ďalší krok k mechanizácii, pretože nahrádza účasť ľudí pomocou príkazov logického programovania a výkonných strojov.

Nižšie prevádzkové náklady

Vďaka priemyselnej automatizácii sa eliminujú náklady na dovolenku, zdravotnú starostlivosť a príplatky spojené s ľudským pracovníkom. Takisto nevyžaduje ďalšie výhody, ktoré majú zamestnanci, napríklad dôchodkové zabezpečenie, bonusy atď.

Aj keď to súvisí s vysokými počiatočnými nákladmi, šetrí to mesačný plat pracovníkov, čo vedie k značným úsporám pre spoločnosť.

Náklady na údržbu zariadení používaných v priemyselnej automatizácii sú nižšie, pretože nemajú tendenciu sa rozkladať. Ak zlyhajú, mali by ho opraviť iba technici v oblasti IT a údržby.

Vysoká produktivita

Zatiaľ čo mnoho spoločností najíma stovky výrobných pracovníkov, aby mohli závod prevádzkovať tri smeny po dobu maximálne 24 hodín, na prázdniny a údržbu je však stále potrebné zatvoriť ho.

Priemyselná automatizácia spĺňa cieľ spoločnosti a umožňuje výrobnému závodu pracovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni a 365 dní v roku. Prináša to výrazné zlepšenie produktivity organizácie.

Vysoká kvalita

Automatizácia zmierňuje chyby súvisiace s človekom. Roboty navyše nemajú žiadny druh vyčerpania, čo vedie k výrobkom jednotnej kvality, dokonca ich vyrábajú v rôznych časoch.

Vysoká flexibilita

Ak sa na montážnu linku pridá nová úloha, bude potrebný odborný výcvik pre obsluhu.

Na druhej strane môžu byť roboty naprogramované tak, aby vykonávali akúkoľvek prácu. Vďaka tomu je výrobný proces flexibilnejší.

Vysoká presnosť informácií

Zhromaždené automatizované údaje vám umožňujú analyzovať kľúčové výrobné informácie s veľkou presnosťou týchto údajov a znižujú tak náklady na kompiláciu.

To umožňuje robiť správne rozhodnutia pri pokusoch o zlepšenie procesov a zníženie odpadu.

Vysoká bezpečnosť

Priemyselná automatizácia môže výrobnú linku zaistiť bezpečnú pre pracovníkov tým, že implementuje roboty na manévrovanie nebezpečných situácií.

Vysoké počiatočné náklady

Počiatočná investícia spojená s prechodom z ľudskej výrobnej linky na automatickú je veľmi vysoká.

Školenie zamestnancov na obsluhu tohto sofistikovaného nového zariadenia navyše znamená značné náklady.

druhy

Opravená automatizácia

Používa sa na vykonávanie opakovaných a pevných operácií s cieľom dosiahnuť vysokú mieru výroby.

Zamestnajte tím na špeciálne účely na automatizáciu procesov s pevnou postupnosťou alebo montážnych operácií. Postupnosť operácií je určená konfiguráciou zariadenia.

Naprogramované príkazy sú v strojoch obsiahnuté vo forme ozubených kolies, elektroinštalácie a iného hardvéru, ktorý sa nedá ľahko zmeniť z jedného produktu na druhý.

Táto forma automatizácie sa vyznačuje vysokou počiatočnou investíciou a vysokou mierou výroby. Preto je vhodný pre výrobky, ktoré sa vyrábajú vo veľkých množstvách.

Programovateľná automatizácia

Je to forma automatizácie na výrobu výrobkov v dávkach. Výrobky sa vyrábajú v dávkach od niekoľkých desiatok po niekoľko tisíc kusov naraz.

Pre každú novú dávku musí byť výrobné zariadenie preprogramované tak, aby vyhovovalo novému typu výrobku. Toto preprogramovanie vyžaduje čas, s neproduktívnym časovým obdobím nasledovaným výrobným cyklom pre každú dávku.

Výrobné rýchlosti sú vo všeobecnosti nižšie ako v automatizovanej automatizácii, pretože zariadenie je navrhnuté tak, aby uľahčovalo zmenu výrobku, než aby malo špecializáciu na výrobok.

Príkladmi tohto automatizovaného systému sú číslicovo riadené stroje, priemyselné roboty, oceliarne atď.

Flexibilná automatizácia

S týmto systémom je k dispozícii automatické kontrolné zariadenie, ktoré poskytuje veľkú flexibilitu pri vykonávaní zmien pre každý produkt. Je to rozšírenie programovateľnej automatizácie.

Nevýhodou programovateľnej automatizácie je čas potrebný na preprogramovanie výrobného zariadenia pre každú novú dávku produktu. To je stratený čas výroby, čo je nákladné.

Vo flexibilnej automatizácii sa preprogramovanie vykonáva rýchlo a automaticky na počítačovom termináli bez toho, aby bolo potrebné používať výrobné zariadenie ako také.

Tieto zmeny sa vykonávajú podľa pokynov poskytnutých ľudskými operátormi vo forme kódov.

Preto nie je potrebné výrobky zoskupovať do šarží. Zmes rôznych produktov sa môže vyrábať jeden po druhom.

aplikácia

Priemysel 4.0

Nárast priemyselnej automatizácie priamo súvisí s „štvrtou priemyselnou revolúciou“, ktorá je známejšia ako priemysel 4.0. Priemysel 4.0 pôvodne z Nemecka zahŕňa množstvo zariadení, konceptov a strojov.

Industry 4.0 spolupracuje s priemyselným internetom vecí, čo je dokonalá integrácia rôznych fyzických objektov na internete prostredníctvom virtuálnej reprezentácie a so softvérom / hardvérom na pripojenie, aby sa pridali vylepšenia výrobných procesov.

S týmito novými technológiami je možné vytvoriť inteligentnejšiu, bezpečnejšiu a pokročilejšiu výrobu. To otvára spoľahlivejšiu, konzistentnejšiu a efektívnejšiu výrobnú platformu ako predtým.

Priemysel 4.0 pokrýva mnoho oblastí výroby a bude tak robiť aj v priebehu času.

Priemyselná robotika

Priemyselná robotika je odvetvie priemyselnej automatizácie, ktoré pomáha v rôznych výrobných procesoch, ako sú obrábanie, zváranie, natieranie, montáž a manipulácia s materiálom.

Priemyselné roboty používajú rôzne mechanické, elektrické a softvérové ​​systémy, ktoré umožňujú vysokú presnosť a rýchlosť, ďaleko presahujúcu výkon človeka.

Tieto systémy boli prepracované a vylepšené do tej miery, že jeden robot môže bežať 24 hodín denne s malú alebo žiadnu údržbu. V roku 1997 bolo v prevádzke 700 000 priemyselných robotov, ktorých počet sa v roku 2017 zvýšil na 1,8 milióna.

Programovateľné logické radiče

Priemyselná automatizácia zahŕňa do výrobného procesu programovateľné logické radiče (PLC). Používajú systém spracovania, ktorý vám umožňuje meniť ovládanie vstupu a výstupu pomocou jednoduchého programovania.

PLC môže prijímať rôzne vstupy a vracať rôzne logické výstupy. Vstupnými zariadeniami sú snímače a výstupnými zariadeniami sú motory, ventily atď.

PLC sú podobné počítačom. Aj keď sú počítače optimalizované pre výpočty, PLC sú optimalizované pre riadiace úlohy a použitie v priemyselnom prostredí.

Sú skonštruované tak, že na zvládnutie vibrácií, vysokých teplôt, vlhkosti a hluku sú potrebné len základné znalosti programovania založené na logike.

Najväčšou výhodou, ktorú ponúkajú PLC, je ich flexibilita. Môžu prevádzkovať celý rad rôznych riadiacich systémov. Znemožňujú prepájanie systému s cieľom zmeniť kontrolný systém. Vďaka tejto flexibilite sú ziskové pre zložité a rozmanité systémy.

Príklady

V automobilovom priemysle sa inštalácia piestov do motora robila manuálne, s chybovosťou 1-1,6%. V súčasnosti sa táto rovnaká úloha vykonáva na automatizovanom stroji s chybovosťou 0,0001%.

Umelá inteligencia (AI) sa používa s robotikou na automatické označovanie, pomocou robotických ramien ako automatických aplikátorov štítkov a AI na detekciu výrobkov, ktoré majú byť označené.

Automatizácia v Audi

V závode Audi v Nemecku sa počet robotov takmer rovná 800 zamestnancom. Robia väčšinu ťažkých zdvíhaní, ako aj potenciálne nebezpečného zvárania, ako aj únavne sa opakujúcich skúšok.

Medzi výhody automatizácie v Audi patrí oveľa vyššia produktivita a nižšia požiadavka na nekvalifikovaných pracovníkov.

Roboty používané v Audi sa starajú nielen o nebezpečnú prácu, ktorú predtým vykonávali netrénovaní zamestnanci, ale zhromažďujú aj veľké množstvo údajov, ktoré je možné analyzovať a použiť na zlepšenie prevádzky závodu.

Stále však existujú úlohy, ktoré roboti nemôžu vykonávať, a ľudia sú lepšie vybavení na prácu.

Prevzatím najnebezpečnejších úloh a zlepšením efektívnosti a produktivity týchto úloh môže Audi prilákať vysokokvalifikovanejších a kvalifikovanejších pracovníkov na vykonávanie úloh zameraných na človeka.

Automatizovaná výrobná linka

Pozostáva zo série pracovných staníc spojených prenosovým systémom na presun častí medzi stanicami.

Je to príklad pevnej automatizácie, pretože tieto trate sa zvyčajne nastavujú na dlhé výrobné cykly.

Každá stanica je navrhnutá tak, aby vykonávala špecifickú operáciu spracovania tak, že časť alebo produkt sa vyrába krok za krokom tak, ako postupuje pozdĺž línie.

V normálnej prevádzke linky sa jedna časť spracúva na každej stanici, toľko častí sa spracuje súčasne, čím sa vytvorí konečná časť s každým cyklom linky.

Rôzne operácie, ktoré sa uskutočňujú, musia byť riadne usporiadané a koordinované, aby trať mohla efektívne fungovať.

Moderné automatizované linky sú riadené programovateľnými logickými ovládačmi. Môžu vykonávať typy funkcií časovania a sekvenovania, ktoré sú potrebné pre vašu činnosť.

Referencie

1. Terry M. Brei (2018). Čo je priemyselná automatizácia? Sure Controls Inc. Prevzaté z: surecontrols.com.
2. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Automation. Prevzaté z: en.wikipedia.org.
3. Elektrotechnika (2018). Čo je priemyselná automatizácia - typy priemyselnej automatizácie. Prevzaté z: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Čo je priemyselná automatizácia? Prevzaté z: unitronicsplc.com.
5. Encyklopédia Britannica (2018). Aplikácie automatizácie a robotiky. Prevzaté z: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Priemyselná automatizácia: Stručná história výrobnej aplikácie a súčasný stav a výhľad do budúcnosti. Cerasis. Prevzaté z: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, nemecký príklad. Prevzaté z: eagletechnologies.com.