Industriel automatiseringshistorie, egenskaber og typer

4665
Philip Kelley
Industriel automatiseringshistorie, egenskaber og typer

Det industriel automatisering Det er den teknologi, der anvendes via styresystemer såsom computere, robotter og informationsteknologier til at muliggøre automatisk drift af forskellige maskiner og processer i en industri uden behov for menneskelige operatører.

Søger at erstatte menneskelige beslutningsprocesser og manuelle kommandosvaraktiviteter 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 lønninger og fordele..

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

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

Artikelindeks

  • 1 Nuværende situation
  • 2 Historie
    • 2.1 Industriel revolution
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Fremskridt i det 20. århundrede
  • 3 funktioner
    • 3.1 Lavere driftsomkostninger
    • 3.2 Høj produktivitet
    • 3.3 Høj kvalitet
    • 3.4 Høj fleksibilitet
    • 3.5 Høj nøjagtighed af oplysninger
    • 3.6 Høj sikkerhed
    • 3.7 Høje startomkostninger
  • 4 typer
    • 4.1 Fast automatisering
    • 4.2 Programmerbar automatisering
    • 4.3 Fleksibel automatisering
  • 5 applikationer
    • 5.1 Industri 4.0
    • 5.2 Industriel robotik
    • 5.3 Programmerbare logiske controllere
  • 6 eksempler
    • 6.1 Automatisering hos Audi
    • 6.2 Automatiseret produktionslinje
  • 7 Referencer

Nuværende situation

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

Det har også fordele i besparelser i arbejdskraft, elomkostninger og materialomkostninger samt større målenøjagtighed..

En vigtig tendens er den øgede brug af computersyn til at levere automatiske inspektionsfunktioner. En anden tendens er den kontinuerlige stigning i brugen af ​​robotter.

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

For eksempel tilbyder halvlederfirmaer 8-bit mikrocontroller-applikationer, der findes i pumpe- og motorstyring til almindelige formål, for at reducere strømforbruget og dermed øge effektiviteten..

Verdensbankens verdensudviklingsrapport 2018 viser, at mens 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 dampmotoren skabte et nyt krav til automatiske styresystemer, såsom temperaturregulatorer og trykregulatorer..

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

Ford Motor

I 1913 introducerede Ford Motor Company en bilproduktionssamlebånd, der betragtes som en af ​​de banebrydende typer automatisering inden for fremstilling..

Før det blev en bil bygget af et team af kvalificerede og ufaglærte arbejdere. Produktionsautomatisering forbedrede Fords produktionshastigheder og øgede dens fortjeneste.

Samlebånd og masseproduktion af biler var den første af deres slags i verden. Reduceret bilsamlingstid fra 12 timer pr. Bil til cirka en og en halv time.

Fremskridt i det 20. århundrede

Kontrolrum blev almindeligt i 1920'erne. Indtil begyndelsen af ​​1930'erne var proceskontrol bare til / fra.

Controllere begyndte at blive introduceret i 1930'erne med evnen til at foretage beregnede ændringer som reaktion på afvigelser fra en kontrolfigur..

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

I løbet af 1930'erne var Japan førende inden for komponentudvikling. Den første mikrokontakt, beskyttelsesrelæer og højpræcisions elektrisk timer blev udviklet.

I 1945 startede 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. Bilfirmaer som Honda, Toyota og Nissan var i stand til at producere mange pålidelige biler af høj kvalitet.

Egenskaber

Mekanisering er manuel betjening af en opgave ved hjælp af motoriserede maskiner, men afhængigt af menneskelig beslutningstagning.

Automatisering 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 bonusomkostningerne forbundet med en menneskelig arbejdstager. Ligeledes kræver det ikke andre fordele, som ansatte har, såsom pensionsdækning, bonusser osv..

Selvom det er relateret til høje startomkostninger, sparer det arbejdstagernes månedsløn, hvilket fører til betydelige besparelser for virksomheden.

Vedligeholdelsesomkostningerne forbundet med udstyr, der anvendes til industriel automatisering, er lavere, fordi de ikke har tendens til at gå i stykker. Hvis de fejler, skal kun it- og vedligeholdelsesingeniører reparere det.

Høj produktivitet

Mens mange virksomheder ansætter hundredvis af fremstillingsfolk til at drive anlægget tre skift i maksimalt 24 timer, skal det stadig være lukket for helligdage og vedligeholdelse..

Industriel automatisering opfylder en virksomheds mål, idet produktionsanlægget kan fungere 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen og 365 dage om året. Dette medfører en betydelig forbedring i organisationens produktivitet..

Høj kvalitet

Automatisering appserer menneskelig fejl. Derudover har robotterne ingen form for udmattelse, hvilket resulterer i produkter af ensartet kvalitet, selv producerer dem på forskellige tidspunkter..

Høj fleksibilitet

Hvis der tilføjes en ny opgave på samlebåndet, er det nødvendigt med en træning for den menneskelige operatør.

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

Høj informationsnøjagtighed

De automatiserede indsamlede data giver dig mulighed for at analysere vigtige fremstillingsoplysninger med stor præcision af disse data, hvilket reducerer dine kompileringsomkostninger.

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

Høj sikkerhed

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

Høje startomkostninger

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

Derudover medfører uddannelse af medarbejdere i 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.

Brug specielt udstyr til at automatisere processer med fast sekvens eller samleoperationer. Driftssekvensen 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 form for automatisering er kendetegnet ved en høj initialinvestering og høje produktionshastigheder. Derfor er den velegnet til produkter, der er fremstillet 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 tusinde enheder ad gangen.

For hvert nye parti skal produktionsudstyret omprogrammeres for at tilpasse det til den nye produkttype. Denne omprogrammering kræver tid med en ikke-produktiv periode efterfulgt af en produktionskørsel for hver batch..

Produktionshastighederne er generelt lavere end i fast automatisering, fordi udstyret er designet til at lette produktomskiftning snarere end at have produktspecialisering.

Eksempler på dette automatiseringssystem er numerisk styrede maskiner, industrielle robotter, stålvalseværker 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 ved programmerbar automatisering er den tid, det tager at omprogrammere produktionsudstyr til hvert nyt produktparti. Dette er tabt produktionstid, hvilket er dyrt.

I fleksibel automatisering foretages omprogrammering hurtigt og automatisk ved en computerterminal uden at skulle bruge produktionsudstyr som sådan.

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

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

Ansøgninger

Industri 4.0

Fremgangen i industriel automatisering er direkte relateret til den "fjerde industrielle revolution", som 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, hvilket er den perfekte integration af forskellige fysiske objekter på Internettet gennem en virtuel repræsentation og med software / hardware, der skal tilsluttes for at tilføje forbedringer i fremstillingsprocesser.

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

Industri 4.0 dækker mange produktionsområder og vil fortsætte med at gøre det efterhånden som tiden går.

Industriel robotik

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

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

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) i fremstillingsprocessen. Disse bruger et behandlingssystem, der giver dig mulighed for at variere input- og outputkontrollerne gennem enkel programmering.

En PLC kan modtage en række indgange og returnere en række logiske udgange. Inputenhederne er sensorer og outputenhederne er motorer, ventiler osv..

PLC'er ligner computere. Mens computere er optimeret til beregninger, er PLC'er dog optimeret til kontrolopgaver og brug i industrielle miljøer..

De er konstrueret på en sådan måde, at kun grundlæggende logisk baseret programmeringskendskab 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 kontrolsystemer. De gør det ikke nødvendigt at ominstallere et system for at ændre kontrolsystemet. Denne fleksibilitet gør dem omkostningseffektive for komplekse og varierede systemer.

Eksempler

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

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

Automatisering hos Audi

På Audi-fabrikken i Tyskland svarer antallet af robotter næsten til 800 ansatte. De udfører det meste af det tunge løft samt potentielt farlig svejsning såvel som kedeligt gentagne test.

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

Robotterne, der anvendes hos Audi, håndterer ikke kun det farlige arbejde, der tidligere blev 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 flere højt kvalificerede og specialiserede medarbejdere til at udføre menneskelige fokuserede opgaver..

Automatiseret produktionslinje

Den 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 konfigureret til lange produktionskørsler.

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

Under normal linjedrift behandles en del på hver station, så mange dele behandles samtidigt, hvilket producerer en færdig del med hver cyklus af linjen..

De forskellige operationer, der finder sted, skal ordnes ordentligt 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. Hentet fra: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, den gratis encyklopædi (2018). Automatisering. Hentet fra: en.wikipedia.org.
  3. Elektrisk teknologi (2018). Hvad er industriel automatisering | Typer af industriel automatisering. Hentet fra: electrictechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Hvad er industriel automatisering? Hentet fra: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Anvendelser af automatisering og robotik. Hentet fra: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industriel automatisering: En kort historie om fremstillingsanvendelse og den nuværende tilstand og fremtidige udsigter. Cerasis. Hentet fra: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, et tysk eksempel. Hentet fra: eagletechnologies.com.

Endnu ingen kommentarer