Industriel automatisering historie, egenskaber, typer og applikationer



den industriel automation er den teknologi, der anvendes, gennem styresystemer som computere, robotter og informationsteknologier, for at muliggøre automatisk drift af forskellige maskiner og processer i en industri uden behov for menneskelige operatører.

Det søger at erstatte menneskets beslutningstagning og de manuelle aktiviteter med kommandobesvar med brug af mekaniseret udstyr og logiske programmeringskommandoer.

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

Blandt de generelle formål controllere til industrielle processer er: programmerbare logik controllere, uafhængige I / O moduler og computere.

indeks

  • 1 Aktuel situation
  • 2 historie
    • 2.1 Industrielle Revolution
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Fremskridt i det 20. århundrede
  • 3 egenskaber
    • 3.1 Lavere driftsomkostninger
    • 3.2 Høj produktivitet
    • 3.3 Høj kvalitet
    • 3.4 Høj fleksibilitet
    • 3.5 Høj præcision af information
    • 3,6 Høj sikkerhed
    • 3,7 Høj startpris
  • 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 i Audi
    • 6.2 Automatiseret produktionslinje
  • 7 referencer

Nuværende situation

Nyligt har industriel automatisering fundet øget accept af forskellige typer industrier på grund af dets enorme fordele i fremstillingsprocessen, som øget produktivitet, kvalitet, fleksibilitet og sikkerhed til lave omkostninger..

Det har også fordele i besparelser, elektricitetsomkostninger og materielle omkostninger samt større nøjagtighed i målinger.

En vigtig tendens er den større brug af kunstig vision til at levere 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.

Halvlederfirmaer tilbyder for eksempel 8-bit mikrokontroller applikationer, der findes i generelle formål motor og pumpe kontroller, for at reducere strømforbruget og dermed øge effektiviteten.

Verdensbankens verdensudviklingsrapport 2018 viser, at selv om industriel automatisering fortrænger arbejdstagere, skaber innovation nye industrier og job.

historie

Siden starten har industriel automatisering gjort store fremskridt mellem 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 fuldt automatiserede spin mill opfundet, drevet af hydraulisk kraft. I 1785 blev der udviklet en automatisk melmølle, der blev den første fuldt automatiserede industrielle proces.

Ford Motor

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

Før det blev en bil bygget af et team af dygtige og ufaglærte arbejdere. Automatisering af produktionen forbedrede Ford produktionshastigheder og øget overskud.

Samlebåndet og masseproduktionen af ​​biler var den første af sin slags over hele verden. Reducerede bilens samlingstid fra 12 timer pr. Bil til ca. en og en halv time.

Fremskridt i det 20. århundrede

Kontrolrum blev almindeligt i 1920'erne. Indtil begyndelsen af ​​1930'erne var processtyring kun tændt / slukket.

I 1930'erne begyndte controllerne at blive introduceret, med evnen til at lave beregnede ændringer som reaktion på afvigelser fra en kontrolfigur.

Kontrolrummet brugte kodede farvelys til at sende signaler til plantearbejdere for at foretage visse ændringer manuelt.

I 1930'erne var Japan førende inden for udvikling af komponenter. Den første mikroafbryder, beskyttelsesrelæer og høj præcision el-timer blev udviklet.

I 1945 indledte Japan et program for industriel genopbygning. Programmet var baseret på nye teknologier, i modsætning til de antikke metoder, som resten af ​​verden brugte.

Japan blev verdens førende inden for industriel automation. Bilvirksomheder som Honda, Toyota og Nissan kunne producere adskillige pålidelige og højkvalitets biler.

funktioner

Mekanisering er den manuelle drift af en opgave ved hjælp af et motoriseret maskineri, men afhængigt af menneskelig beslutningstagning.

Automatisering repræsenterer et yderligere trin til mekanisering, da det erstatter menneskelig deltagelse med brug af logiske programmeringskommandoer og kraftfulde maskiner.

Lavere driftsomkostninger

Med industriel automation elimineres omkostningerne til ferier, lægehjælp og bonusser forbundet med en menneskelig medarbejder. Ligeledes kræver det ikke andre fordele, som medarbejderne har, såsom pensionsdækning, bonusser mv..

Selv om det er relateret til en høj startpris, sparer den månedslønnen for arbejderne, hvilket medfører betydelige besparelser for virksomheden..

Vedligeholdelsesomkostningerne, der er forbundet med det udstyr, der anvendes til industriel automation, er lavere, fordi de normalt ikke bryder sammen. Hvis de fejler, bør kun computer- og vedligeholdelsesingeniører reparere det.

Høj produktivitet

Mens mange virksomheder ansætter hundredvis af fabrikanter til at køre anlægget tre skift i maksimalt 24 timer, skal det stadig lukkes for ferie og vedligeholdelse.

Industriel automation opfylder virksomhedens mål, så fabriksanlægget kan fungere 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen og 365 dage om året. Dette medfører en væsentlig forbedring af organisationens produktivitet.

Høj kvalitet

Automatiseringen appellerer fejlen relateret til mennesket. Derudover har robotterne ingen form for udmattelse, hvilket resulterer i produkter af ensartet kvalitet, selv fremstilling på forskellige tidspunkter.

Høj fleksibilitet

Hvis der tilføjes en ny opgave til samlebåndet, vil det være nødvendigt for den menneskelige operatør af en træning.

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

Høj nøjagtighed af oplysninger

De automatiserede data indsamler giver mulighed for at analysere nøgleproduktionsoplysninger, med stor nøjagtighed af disse data, hvilket reducerer omkostningerne ved kompilering.

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

Høj sikkerhed

Industriel automatisering kan gøre produktionslinjen sikker for arbejdstagere ved at anvende robotter til at manøvrere farlige situationer.

Høje indledende omkostninger

Den oprindelige investering i forbindelse med ændringen fra en menneskelig produktionslinje til en automatisk er meget høj.

Derudover indebærer uddannelse af medarbejdere til at håndtere dette sofistikerede nyt udstyr betydelige omkostninger.

typen

Fast automatisering

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

Det bruger et bestemt formål udstyr til at automatisere faste sekvens processer eller samling operationer. Operationssekvensen bestemmes af udformningen 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 præget af en høj startinvestering og høje produktionshastigheder. Derfor er den egnet til produkter, der er lavet i store mængder.

Programmerbar automatisering

Det er en form for automatisering til fremstilling af produkter i partier. Produkterne fremstilles i satser, der spænder fra flere snesevis til flere tusinde enheder ad gangen.

For hvert nyt parti skal produktionsudstyret omprogrammeres for at tilpasse det til den nye type produkt. Denne omprogrammering kræver tid, der har en ikke-produktiv tidsperiode efterfulgt af et produktionsløb for hver batch.

Produktionshastighederne er generelt lavere end i fast automatisering, fordi udstyret er designet til at lette produktændringen i stedet for at have specialisering af produktet.

Eksempler på dette automatiseringssystem er numerisk styrede maskiner, industriroboter, stålværker mv..

Fleksibel automatisering

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

Ulempen ved programmerbar automatisering er den tid, der kræves for at omprogrammere produktionsudstyret for hver nye batch af produkt. Dette er tabt produktionstid, hvilket er dyrt.

Ved fleksibel automatisering sker omprogrammeringen hurtigt og automatisk i en computer terminal uden at skulle bruge produktionsudstyret som sådan.

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

Det er derfor ikke nødvendigt at gruppere produkterne i partier. Det kan producere en blanding af forskellige produkter, den ene efter den anden.

applikationer

Industri 4.0

Stigningen af ​​industriel automation er direkte relateret til den "fjerde industrielle revolution", der er bedre kendt som Industry 4.0. Oprindeligt fra Tyskland dækker Industry 4.0 mange enheder, koncepter og maskiner.

Industri 4.0 arbejder med det industrielle Internet af Things, som er den perfekte integration af forskellige fysiske objekter på internettet gennem en virtuel repræsentation og med software / hardware til forbindelse for at tilføje forbedringer i fremstillingsprocesser.

At kunne skabe en klogere, sikrere og mere avanceret fremstilling er mulig med disse nye teknologier. Åbn en mere pålidelig, konsekvent og effektiv fremstillingsplatform end tidligere.

Industri 4.0 dækker mange produktionsområder og vil fortsætte med at gøre det, når tiden går.

Industriel robotik

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

Industriroboter bruger forskellige mekaniske, elektriske og software systemer til at give høj præcision og hastighed, hvilket langt overstiger enhver menneskelig ydeevne.

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

Programmerbare logiske controllere

Industriel automation inkorporerer programmerbare logiske controllere (PLC) i fremstillingsprocessen. Disse bruger et behandlingssystem, der gør det muligt at variere indgangs- og udgangskontrolerne ved hjælp af en simpel programmering.

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

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

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

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

eksempler

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

Kunstig intelligens (AI) bruges med robotik til automatisk mærkning ved hjælp af robotarm som automatiske etiketapplikatorer og AI til at detektere produkterne, der skal mærkes.

Automatisering hos Audi

På Audi-fabrikken i Tyskland er antallet af robotter næsten lig med 800 ansatte. De gør det meste af det tunge arbejde, såvel som potentielt farlige svejsninger, ligesom kedelige gentagne test.

Blandt fordelene ved automatisering hos Audi er meget højere produktivitet og lavere krav til arbejdstagere uden uddannelse.

Roboterne, der bruges i Audi, er ikke kun ansvarlige for det farlige arbejde, som de ikke-uddannede medarbejdere gjorde før, men samler også en stor mængde data, der kan analyseres og bruges til at forbedre fabrikkens drift.

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

Ved at tage de farligste opgaver ud og forbedre effektiviteten og produktiviteten af ​​disse opgaver kan Audi tiltrække mere højtuddannede og specialiserede arbejdere til at udføre opgaver, der er fokuseret på mennesket.

Automatiseret produktionslinje

Den består af en række arbejdsstationer, der er forbundet med et overførselssystem til at flytte dele mellem stationer.

Det er et eksempel på fast automatisering, da disse linjer normalt er konfigureret til lange produktionsløb.

Hver station er designet til at udføre en specifik behandling, således at stykket eller produktet bliver fremstillet trin for trin, da det bevæger sig langs linjen.

I den normale drift af linjen behandles et stykke i hver station, således at mange stykker behandles samtidigt, hvilket producerer et færdigt stykke med hver cyklus af linjen.

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

Moderne automatiserede linjer styres af programmerbare logiske controllere. Disse kan udføre de typer timing og sekventeringsfunktioner, der er nødvendige for deres drift.

referencer

  1. Terry M. Brei (2018). Hvad er Industrial Automation? Sure Controls Inc. Hentet fra: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, den frie encyklopædi (2018). Automation. Hentet fra: en.wikipedia.org.
  3. Elektroteknologi (2018). Hvad er Industrial Automation | Typer af industriel automation. Modtaget fra: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Hvad er Industrial Automation? Modtaget fra: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Anvendelser af automatisering og robotik. Taget fra: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industriel Automation: En Kort Historie af Manufacturing Application & Den nuværende tilstand og fremtidige Outlook. Cerasis. Taget fra: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Fabriksautomatisering, til tysk eksempel. Taget fra: eagletechnologies.com.