Industriell automationshistoria, egenskaper, typer och applikationer



den industriell automation är den teknik som används, genom styrsystem som datorer, robotar och informationsteknologi, för att möjliggöra automatisk drift av olika maskiner och processer i en bransch utan att det behövs mänskliga operatörer.

Det syftar till att ersätta människors beslutsfattande och de manuella aktiviteterna för kommandosvar med användning av mekaniserad utrustning och logiska programmeringskommandon.

Tidigare var syftet med automatisering att öka produktiviteten, eftersom automatiserade system kan fungera 24 timmar om dygnet och minska kostnaderna för mänskliga operatörer, till exempel löner och förmåner..

Denna automatisering har uppnåtts på olika sätt, såsom mekaniska, hydrauliska, pneumatiska, elektriska, elektroniska och datoranordningar, i allmänhet kombinerade med varandra.

Bland de allmänna kontrollerna för industriella processer är: programmerbara logiska kontroller, oberoende I / O-moduler och datorer.

index

  • 1 Aktuell situation
  • 2 historia
    • 2.1 Industriell Revolution
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Förskott i 1900-talet
  • 3 egenskaper
    • 3.1 Lägre driftskostnader
    • 3.2 Hög produktivitet
    • 3.3 Hög kvalitet
    • 3.4 Hög flexibilitet
    • 3.5 Hög precision av information
    • 3,6 Hög säkerhet
    • 3,7 Hög initialkostnad
  • 4 typer
    • 4.1 Fast automatisering
    • 4.2 Programmerbar automatisering
    • 4.3 Flexibel automatisering
  • 5 applikationer
    • 5.1 Industri 4.0
    • 5.2 Industriell robotik
    • 5.3 Programmerbara logiska styrenheter
  • 6 Exempel
    • 6.1 Automatisering i Audi
    • 6.2 Automatiserad produktionslinje
  • 7 referenser

Nuvarande situation

Nyligen har industriell automation hittat ökande acceptans av olika typer av industrier tack vare sina enorma fördelar i tillverkningsprocessen, som ökad produktivitet, kvalitet, flexibilitet och säkerhet till låga kostnader..

Det har också fördelar i arbetskraftsbesparingar, elkostnader och materialkostnader samt större noggrannhet i mätningar.

En viktig trend är den större användningen av artificiell vision för att tillhandahålla automatiska inspektionsfunktioner. En annan trend är den kontinuerliga ökningen av användningen av robotar.

Energieffektivitet i industriella processer har nu blivit en av de högsta prioriteringarna.

Halvledarföretag erbjuder till exempel 8-bitars mikrokontrollerapplikationer, som finns i generell motor- och pumpstyrning, för att minska strömförbrukningen och därigenom öka effektiviteten.

Världsbankens världsutvecklingsrapport 2018 visar att även om industriautomation förskjuter arbetstagare skapar innovation nya industrier och jobb.

historia

Sedan starten har industriautomation gjort stora framsteg mellan aktiviteter som tidigare utförts manuellt.

Industriell Revolution

Introduktionen av de första motorerna och ångmotorn skapade ett nytt krav på automatiska styrsystem, såsom temperaturregulatorer och tryckregulatorer.

År 1771 uppfanns den första helautomatiska snurrkvarnen, som drivs av hydraulkraft. År 1785 utvecklades en automatisk mjölkfabrik som blev den första helautomatiska industriprocessen.

Ford Motor

1913 introducerade Ford Motor Company en monteringsledning för bilproduktion som anses vara en av de banbrytande typerna av automatisering inom tillverkningsindustrin.

Före det var en bil byggd av ett team av skickliga och okvalificerade arbetare. Automation av produktionen förbättrade Ford produktionshastigheter och ökad vinst.

Monteringslinjen och massproduktionen av bilar var den första i sitt slag över hela världen. Minskade bilens monteringstid från 12 timmar per bil till ungefär en och en halv och en halv.

Framsteg i 1900-talet

Kontrollrummen blev vanliga under 1920-talet. Fram till början av 1930-talet var processkontrollen endast på / av.

På 1930-talet började kontrollerna introduceras, med kapacitet att göra beräknade förändringar som svar på avvikelser från en kontrollsiffra.

Kontrollrummen använde kodade färgljus för att skicka signaler till plantarbetare för att göra vissa ändringar manuellt.

Under 1930-talet var Japan ledande inom utvecklingen av komponenter. Den första mikrobrytaren, skyddsreläerna och hög precisionens elektriska timer utvecklades.

År 1945 inledde Japan ett program för industriell rekonstruktion. Programmet var baserat på ny teknik, till skillnad från de antikviteter som resten av världen använde.

Japan blev världsledande inom industriell automation. Bilföretag som Honda, Toyota och Nissan kan producera många pålitliga och högkvalitativa bilar.

särdrag

Mekanisering är den manuella driften av en uppgift med hjälp av en motoriserad maskin, men beroende på mänskligt beslutsfattande.

Automatisering utgör ett ytterligare steg till mekanisering, eftersom det ersätter människors deltagande med användning av logiska programmeringskommandon och kraftfulla maskiner.

Lägre driftskostnader

Med industriell automation elimineras kostnaderna för semester, sjukvård och bonusar i samband med en mänsklig arbetstagare. På samma sätt kräver det inte andra förmåner som anställda har, såsom pensionsskydd, bonusar etc..

Även om den är relaterad till en hög initial kostnad, sparar den månadslön för arbetarna, vilket leder till betydande besparingar för företaget..

Den underhållskostnad som är förknippad med den utrustning som används för industriell automation är lägre, eftersom de vanligtvis inte bryts ner. Om de misslyckas, bör endast dator- och underhållsingenjörer reparera det.

Hög produktivitet

Medan många företag hyr hundratals tillverkare att köra anläggningen tre skift i högst 24 timmar, behöver det fortfarande stängas för semester och underhåll.

Industriell automation uppfyller målet för ett företag, vilket gör att fabriken kan fungera 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan och 365 dagar om året. Detta medför en betydande förbättring av organisationens produktivitet.

Hög kvalitet

Automatiseringen appellerar felet som är relaterat till människan. Dessutom har robotarna ingen typ av utmattning, vilket resulterar i produkter av enhetlig kvalitet, till och med tillverkning vid olika tidpunkter.

Hög flexibilitet

Om en ny uppgift läggs till i samlingsledningen krävs det för den mänskliga operatören av en träning.

Å andra sidan kan robotar programmeras för att göra något slags arbete. Detta gör tillverkningsprocessen mer flexibel.

Hög noggrannhet av information

Den automatiska data som samlas in gör det möjligt att analysera nyckelfärdig tillverkningsinformation, med stor noggrannhet av dessa data, vilket minskar kostnaderna för sammanställningen.

Detta gör det möjligt att fatta rätt beslut när man försöker förbättra processer och minska avfallet.

Hög säkerhet

Industriell automation kan göra produktionslinjen säker för arbetstagare genom att använda robotar för att manövrera farliga situationer.

Hög initialkostnad

Den initiala investeringen i samband med förändringen från en mänsklig produktionslinje till en automatisk är mycket hög.

Dessutom innebär utbildning av anställda att hantera denna sofistikerade ny utrustning stora kostnader.

Typ

Fast automatisering

Den används för att genomföra repeterande och fasta operationer för att uppnå höga produktionshastigheter.

Den använder en särskild ändamålsutrustning för att automatisera fasta sekvensprocesser eller monteringsoperationer. Operationssekvensen bestäms av utrustningens konfiguration.

De programmerade kommandona finns i maskinerna i form av växlar, ledningar och annan hårdvara som inte lätt kan ändras från en produkt till en annan.

Denna form av automatisering präglas av en hög initial investering och höga produktionshastigheter. Därför är den lämplig för produkter som tillverkas i stora volymer.

Programmerbar automatisering

Det är en form av automatisering för tillverkning av produkter i partier. Produkterna tillverkas i satser som sträcker sig från flera dussintals till flera tusen enheter i taget.

För varje ny sats måste produktionsutrustningen omprogrammeras för att anpassa den till den nya typen av produkt. Denna omprogrammering kräver tid, med en icke-produktiv tidsperiod följt av en produktionsperiod för varje sats.

Produktionshastigheterna är i allmänhet lägre än i fast automation, eftersom utrustningen är utformad för att underlätta produktbyte istället för att ha en specialisering av produkten.

Exempel på detta automationssystem är numeriskt styrda maskiner, industrirobotar, stålverk, etc..

Flexibel automatisering

Med detta system tillhandahålls en automatisk styrutrustning, vilket ger stor flexibilitet för att göra ändringarna för varje produkt. Det är en förlängning av programmerbar automatisering.

Nackdelen med programmerbar automatisering är den tid som krävs för att omprogrammera produktionsutrustningen för varje ny sats av produkten. Detta är förlorad produktionstid, vilket är dyrt.

I flexibel automation görs omprogrammering snabbt och automatiskt i en datorterminal utan att behöva använda produktionsutrustningen som sådan.

Dessa ändringar görs genom instruktioner i form av koder av mänskliga operatörer.

Följaktligen är det inte nödvändigt att gruppera produkterna i satser. Det kan producera en blandning av olika produkter, en efter en.

tillämpningar

Industri 4.0

Ökningen av industriautomation är direkt relaterad till den fjärde industrirevolutionen, som är mer känd som Industri 4.0. Ursprungligen från Tyskland täcker Industry 4.0 många apparater, koncept och maskiner.

Industri 4.0 fungerar med industriell sakernas Internet, som är den sömlösa integrationen av olika fysiska objekt på Internet, via en virtuell representation och mjukvara / hårdvara för att ansluta så att du kan lägga till förbättringar i tillverkningsprocesser.

Att kunna skapa en smartare, säkrare och mer avancerad tillverkning är möjlig med denna nya teknik. Öppna en mer pålitlig, konsekvent och effektiv tillverkningsplattform än tidigare.

Industri 4.0 täcker många tillverkningsområden och fortsätter att göra det när tiden går.

Industriell robotik

Industriell robotik är en gren av industriell automation som hjälper till i olika tillverkningsprocesser, såsom bearbetning, svetsning, målning, montering och hantering av material.

Industrirobotar använder olika mekaniska, elektriska och mjukvarusystem för att ge hög precision och hastighet, vilket långt överstiger alla mänskliga prestanda.

Dessa system har reviderats och förbättrats så att en enda robot kan fungera 24 timmar om dygnet med lite eller inget underhåll. 1997 var det 700 000 industrirobotar, antalet har ökat till 1,8 miljoner år 2017.

Programmerbara logiska styrenheter

Industriell automation innehåller programmerbara logiska styrenheter (PLC) i tillverkningsprocessen. Dessa använder ett bearbetningssystem som gör det möjligt att ändra ingångs- och utgångskontrollerna med hjälp av en enkel programmering.

En PLC kan ta emot en mängd olika ingångar och returnera en rad logiska utgångar. Inmatningsenheterna är sensorer och utgångsenheterna är motorer, ventiler etc..

PLCs liknar datorer. Men medan datorer är optimerade för beräkningar optimeras PLCs för kontrolluppgifter och användning i industriella miljöer.

De är konstruerade på ett sådant sätt att endast grundläggande kunskaper om programmering baserad på logik behövs för att hantera vibrationer, höga temperaturer, fuktighet och buller.

Den största fördelen som PLC erbjuder är deras flexibilitet. De kan använda en rad olika styrsystem. De gör det onödigt att omdirigera ett system för att ändra styrsystemet. Denna flexibilitet gör dem lönsamma för komplexa och varierade system.

exempel

I bilindustrin utfördes monteringen av kolvar i motorn manuellt, med en felhastighet på 1-1,6%. För närvarande görs samma uppgift med en automatiserad maskin, med en felfrekvens på 0,0001%.

Artificiell intelligens (AI) används med robotteknik för automatiserad märkas med användning av robotarmar och automatiska etikett applikatorer, och AI att detektera etikettprodukter.

Automatisering hos Audi

På Audi-fabriken i Tyskland är antalet robotar nästan lika med 800 anställda. De gör det mesta av det tunga arbetet, liksom potentiellt farliga svetsar, liksom tediously repetitive tests.

Bland fördelarna med automatisering på Audi är mycket högre produktivitet och lägre krav på arbetare utan träning.

Robotarna används i Audi inte bara ansvarig för farligt arbete de gjorde innan otränade anställda, men också samla in en hel del data som kan analyseras och användas för att förbättra driften av fabriken.

Det finns dock fortfarande uppgifter som robotar inte kan utföra och människor är bättre beredda att hantera.

Genom att ta på sig de farligaste uppgifterna och förbättra effektiviteten och produktiviteten i dessa uppgifter kan Audi locka till sig mer utbildade och specialiserade arbetstagare för att utföra uppgifter som är inriktade på människan.

Automatiserad produktionslinje

Den består av en serie arbetsstationer anslutna av ett överföringssystem för att flytta delar mellan stationer.

Det är ett exempel på fast automatisering, eftersom dessa linjer vanligtvis är konfigurerade för långa produktionskörningar.

Varje station är utformad för att utföra en specifik bearbetningsoperation så att stycket eller produkten görs steg för steg, när det rör sig längs linjen.

Vid linjens normala bearbetning bearbetas en bit i varje station, så att många bitar behandlas samtidigt och producerar en färdig bit med varje cykel av linjen.

De olika operationer som äger rum måste sekvenseras och samordnas ordentligt så att linjen fungerar effektivt.

Moderna automatiserade linjer styrs av programmerbara logiska styrenheter. Dessa kan utföra de typer av timing och sekvenseringsfunktioner som krävs för deras funktion.

referenser

  1. Terry M. Brei (2018). Vad är industriell automation? Sure Controls Inc. Hämtad från: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, den fria encyklopedin (2018). Automation. Hämtad från: en.wikipedia.org.
  3. Elektroteknik (2018). Vad är Industrial Automation | Typer av industriell automation. Hämtad från: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Vad är industriell automation? Hämtad från: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Tillämpningar av automation och robotik. Hämtad från: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industriell automation: En kort historia av tillverkningsapplikation och nuvarande tillstånd och framtida utsikter. Cerasis. Hämtad från cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Fabriksautomatisering, till tyskt exempel. Hämtad från: eagletechnologies.com.