Industriell automatisering historie, egenskaper, typer og applikasjoner



den industriell automatisering er teknologien som brukes av styresystemer, slik som datamaskiner, roboter og informasjonsteknologi for å muliggjøre automatisk utførelse av forskjellige prosesser og maskiner i en industri, uten behov for menneskelige operatører.

Den søker å erstatte menneskets beslutningsprosesser og de manuelle aktivitetene til kommandosvar med bruk av mekanisert utstyr og logiske programmeringskommandoer.

Tidligere har det formål av automatisering er å øke produktiviteten ved hjelp av automatiserte systemer kan operere 24 timer i døgnet, og redusere kostnadene forbundet med menneskelige operatører, som lønn og fordeler.

Denne automatiseringen har blitt oppnådd på forskjellige måter, for eksempel mekaniske, hydrauliske, pneumatiske, elektriske, elektroniske og datamaskiner, generelt kombinert med hverandre.

Blant de generelle formålskontrollene for industrielle prosesser er: programmerbare logikkstyrere, uavhengige I / O-moduler og datamaskiner.

index

  • 1 Nåværende situasjon
  • 2 historie
    • 2.1 Industriell revolusjon
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Fremskritt i det 20. århundre
  • 3 egenskaper
    • 3.1 Lavere driftskostnader
    • 3.2 Høy produktivitet
    • 3.3 Høy kvalitet
    • 3.4 Høy fleksibilitet
    • 3.5 Høy nøyaktighet av informasjon
    • 3.6 Høy sikkerhet
    • 3,7 Høy startkostnad
  • 4 Typer
    • 4.1 Fast automatisering
    • 4.2 Programmerbar automatisering
    • 4.3 Fleksibel automatisering
  • 5 applikasjoner
    • 5.1 Industri 4.0
    • 5.2 Industriell robotikk
    • 5.3 Programmerbare logikkontrollere
  • 6 Eksempler
    • 6.1 Automatisering i Audi
    • 6.2 Automatisert produksjonslinje
  • 7 referanser

Nåværende situasjon

Nylig har industriell automatisering funnet økende aksept for ulike typer industri, på grunn av sin enorme fortjenester i produksjonsprosessen, for eksempel økt produktivitet, kvalitet, fleksibilitet og sikkerhet til lav pris.

Det har også fordeler i arbeidspartnere, i strømkostnader og materialkostnader, samt større nøyaktighet i målinger.

En viktig trend er den økende bruken av kunstig visjon for å gi automatiske inspeksjonsfunksjoner. En annen trend er den kontinuerlige økningen i bruken av roboter.

Energieffektivitet i industrielle prosesser har nå blitt en av de høyeste prioritetene.

For eksempel, halvleder selskaper tilbyr anvendelser 8-bits mikrokontrollere, som finnes i motorkontroller og universal pumper for å redusere energiforbruket og derved øke effektiviteten.

Verdensbankens verdensutviklingsrapport 2018 viser at selv om industriell automasjon fortrenger arbeidstakere, skaper innovasjon nye næringer og jobber.

historie

Siden starten har industriell automatisering gjort store fremskritt mellom aktiviteter som tidligere ble utført manuelt.

Industriell revolusjon

Innføringen av de første motorene og dampmotorene skapte et nytt krav til automatiske styringssystemer, for eksempel temperaturregulatorer og trykkregulatorer.

I 1771 ble den første helautomatiske spin mill oppfunnet, drevet av hydraulisk kraft. I 1785 ble det utviklet en automatisk melmølle som ble den første helautomatiske industriprosessen.

Ford Motor

I 1913 introduserte Ford Motor Company en monteringslinje for bilproduksjon som regnes som en av de banebrytende typer automatisering i produksjonsindustrien.

Før det ble en bil bygget av et team av dyktige og ufaglærte arbeidere. Automatisering av produksjonen forbedret Ford-produksjonen og økt fortjeneste.

Samlebåndet og masseproduksjonen av biler var den første i sitt slag over hele verden. Redusert bilens monteringstid fra 12 timer per bil til omtrent en og en halv time.

Fremskritt i det 20. århundre

Kontrollrom ble vanlig på 1920-tallet. Inntil tidlig på 1930-tallet var prosesskontroll bare på / av.

I 1930-tallet begynte kontrollerne å bli introdusert, med kapasitet til å lage beregnede endringer som følge av avvik fra en kontrollfigur.

Kontrollrommene brukte kodede fargelys for å sende signaler til plantearbeidere for å gjøre visse endringer manuelt.

I løpet av 1930-tallet var Japan ledende innen komponentutvikling. Den første mikrobryteren, beskyttelsesreléene og den høytydige elektriske timeren ble utviklet.

I 1945 begynte Japan et program for industriell rekonstruksjon. Programmet var basert på ny teknologi, i motsetning til de antikke metodene som resten av verden brukte.

Japan ble verdensledende innen industriell automasjon. Bilfirmaer som Honda, Toyota og Nissan kunne produsere en rekke pålitelige og høykvalitets biler.

funksjoner

Mekanisering er manuell drift av en oppgave ved hjelp av motorisert maskineri, men avhengig av menneskelig beslutningsprosess.

Automatisering representerer et ekstra trinn til mekanisering, siden den erstatter menneskelig deltakelse ved bruk av logiske programmeringskommandoer og kraftig maskineri.

Lavere driftskostnader

Med industriell automasjon elimineres kostnadene for ferier, medisinsk behandling og bonuser knyttet til en menneskelig arbeidstaker. På samme måte krever det ikke andre fordeler som ansatte har, for eksempel pensjonsdekning, bonuser etc..

Selv om det er knyttet til en høy startkostnad, sparer den månedslønnen til arbeidstakere, noe som medfører betydelige besparelser for selskapet..

Vedlikeholdskostnaden som er knyttet til utstyret som brukes til industriell automasjon, er lavere, fordi de vanligvis ikke bryter ned. Hvis de feiler, bør bare datamaskin og vedlikeholdsingeniører reparere det.

Høy produktivitet

Mens mange selskaper ansetter hundrevis av produksjonsfolk til å drive anlegget tre skift i maksimalt 24 timer, må det fortsatt være stengt for ferie og vedlikehold.

Industriell automatisering oppfyller målet for et selskap, slik at produksjonsanlegget kan operere 24 timer i døgnet, 7 dager i uken og 365 dager i året. Dette gir en betydelig forbedring i produktiviteten til organisasjonen.

Høy kvalitet

Automatiseringen appellerer feilen knyttet til mennesket. I tillegg har robotene ikke noen form for utmattelse, noe som resulterer i produkter av jevn kvalitet, til og med produksjon på forskjellige tidspunkter.

Høy fleksibilitet

Hvis en ny oppgave legges til samlebåndet, vil det være nødvendig for den menneskelige operatøren av en opplæring.

På den annen side kan roboter programmeres til å gjøre noe arbeid. Dette gjør produksjonsprosessen mer fleksibel.

Høy nøyaktighet av informasjon

Den automatiserte data som samles inn, gjør det mulig å analysere nøkkelproduksjonsinformasjon, med stor nøyaktighet av disse dataene, og redusere kostnadene ved kompilering.

Dette gjør det mulig å ta riktige beslutninger når man prøver å forbedre prosesser og redusere avfall.

Høy sikkerhet

Industriell automatisering kan gjøre produksjonslinjen trygg for arbeidstakere ved å distribuere roboter for å manøvrere farlige situasjoner.

Høy opprinnelig kostnad

Den opprinnelige investeringen knyttet til endringen fra en menneskelig produksjonslinje til en automatisk er svært høy.

I tillegg innebærer opplæring av ansatte for å håndtere dette sofistikerte nytt utstyr betydelige kostnader.

typen

Fast automatisering

Den brukes til å utføre repeterende og faste operasjoner for å oppnå høye produksjonshastigheter.

Det bruker et bestemt formål utstyr for å automatisere faste sekvens prosesser eller montering operasjoner. Operasjonssekvensen bestemmes av konfigurasjonen av utstyret.

De programmerte kommandoene finnes i maskinene i form av gir, ledninger og annen maskinvare som ikke lett kan endres fra ett produkt til et annet.

Denne form for automatisering er preget av en høy innledende investering og høye produksjonshastigheter. Derfor er den egnet for produkter som er laget i store mengder.

Programmerbar automatisering

Det er en form for automatisering for produksjon av produkter i batcher. Produktene er produsert i grupper som spenner fra flere dusinvis til flere tusen enheter om gangen.

For hvert nytt batch må produksjonsutstyret omprogrammeres for å tilpasse det til den nye typen produkt. Denne omprogrammeringen krever tid, med en ikke-produktiv tidsperiode etterfulgt av en produksjonsløp for hver batch.

Produksjonsratene er generelt lavere enn i fast automatisering, fordi utstyret er utformet for å lette produktbyttet, i stedet for å ha spesialisering på produktet.

Eksempler på dette automatiseringssystemet er numerisk styrte maskiner, industriroboter, stålverk, etc..

Fleksibel automatisering

Med dette systemet er det utstyrt med et automatisk styringsutstyr, som gir stor fleksibilitet for å gjøre endringene for hvert produkt. Det er en forlengelse av programmerbar automatisering.

Ulempen med programmerbar automatisering er tiden som kreves for å omprogrammere produksjonsutstyret for hver ny batch av produkt. Dette er tapt produksjonstid, som er dyrt.

I fleksibel automatisering gjøres omprogrammering raskt og automatisk i en datamaskinsterminal uten å måtte bruke produksjonsutstyret som sådan.

Disse endringene gjøres gjennom instruksjoner gitt i form av koder fra menneskelige operatører.

Det er derfor ikke nødvendig å gruppere produktene i batchene. Det kan produsere en blanding av forskjellige produkter, den ene etter den andre.

søknader

Industri 4,0

Stigningen av industriell automatisering er direkte relatert til den fjerde industrielle revolusjonen, som er bedre kjent som Industry 4.0. Opprinnelig fra Tyskland, omfatter Industri 4.0 en rekke enheter, konsepter og maskiner.

Industri 4.0 fungerer med det industrielle Internett-området, som er den perfekte integreringen av ulike fysiske gjenstander på Internett, gjennom en virtuell representasjon, og med programvare / maskinvare til å koble til for å legge til forbedringer i produksjonsprosesser.

Å være i stand til å skape en smartere, sikrere og mer avansert produksjon er mulig med disse nye teknologiene. Åpne en mer pålitelig, konsekvent og effektiv produksjonsplattform enn før.

Industri 4.0 dekker mange områder av produksjonen og vil fortsette å gjøre det når tiden går.

Industriell robotikk

Industriell robotikk er en gren av industriell automatisering som hjelper til i ulike produksjonsprosesser, som maskinering, sveising, maling, montering og håndtering av materialer.

Industriroboter bruker ulike mekaniske, elektriske og programvare systemer for å gi høy presisjon og hastighet, som langt overgår enhver menneskelig ytelse.

Disse systemene ble revidert og forbedret til det punkt at en enkelt robot kan operere 24 timer i døgnet med lite eller ingen vedlikehold. I 1997 var det 700.000 industriroboter i bruk, tallet har økt til 1,8 millioner i 2017.

Programmerbare logikkontrollere

Industriell automatisering inkorporerer programmerbare logiske kontroller (PLC) i produksjonsprosessen. Disse bruker et behandlingssystem som gjør det mulig å variere inngangs- og utgangskontrollene ved hjelp av en enkel programmering.

En PLC kan motta en rekke innganger og returnere en rekke logiske utganger. Inndataenhetene er sensorer og utgangsenhetene er motorer, ventiler, etc..

PLCer ligner på datamaskiner. Men mens datamaskiner er optimalisert for beregninger, er PLCer optimalisert for kontrolloppgaver og bruk i industrielle miljøer.

De er konstruert på en slik måte at bare grunnleggende kunnskap om programmering basert på logikk er nødvendig for å håndtere vibrasjoner, høye temperaturer, fuktighet og støy.

Den største fordelen som PLCer tilbyr, er deres fleksibilitet. De kan operere en rekke forskjellige styringssystemer. De gjør det unødvendig å rewire et system for å endre styresystemet. Denne fleksibiliteten gjør dem lønnsomme for komplekse og varierte systemer.

eksempler

I bilindustrien ble installasjonen av stempler i motoren utført manuelt, med en feilrate på 1-1,6%. For tiden er denne samme oppgaven gjort med en automatisert maskin, med en feilrate på 0.0001%.

Kunstig intelligens (AI) brukes med robotteknologi for å lage automatisk merking, ved hjelp av robotarm som automatiske etikettapplikatorer, og AI for å oppdage at produktene skal merkes.

Automatisering på Audi

På Audi-fabrikken i Tyskland er antallet roboter nesten lik 800 ansatte. De gjør det meste av det tunge arbeidet, så vel som potensielt farlige sveiser, som gjør tediously repetitive tester.

Blant fordelene med automatisering på Audi er mye høyere produktivitet og lavere krav til arbeidstakere uten trening.

Robotene som brukes på Audi, er ikke bare ansvarlige for det farlige arbeidet som uutdannede ansatte gjorde før, men samler også en stor mengde data som kan analyseres og brukes til å forbedre fabrikkens drift.

Det er imidlertid fortsatt oppgaver som roboter ikke kan utføre og mennesker er bedre forberedt på å håndtere.

Ved å ta på seg de farligste oppgavene og forbedre effektiviteten og produktiviteten til disse oppgavene, kan Audi tiltrekke seg mer høyt utdannede og spesialiserte arbeidstakere til å utføre oppgaver som er fokusert på mennesket.

Automatisert produksjonslinje

Den består av en rekke arbeidsstasjoner som er koblet til med et overføringssystem for å flytte deler mellom stasjoner.

Det er et eksempel på fast automatisering, siden disse linjene vanligvis er konfigurert for lange produksjonsruter.

Hver stasjon er utformet for å utføre en bestemt prosessoperasjon, slik at stykket eller produktet blir laget trinnvis, ettersom det beveger seg langs linjen.

Ved normal drift av linjen behandles et stykke i hver stasjon, slik at mange stykker behandles samtidig, og produserer et ferdig stykke med hver syklus av linjen.

De ulike operasjonene som foregår må sekvenseres og koordinert på riktig måte slik at linjen fungerer effektivt.

Moderne automatiserte linjer styres av programmerbare logikkontrollere. Disse kan utføre typer timing og sekvenseringsfunksjoner som kreves for deres drift.

referanser

  1. Terry M. Brei (2018). Hva er Industrial Automation? Sure Controls Inc. hentet fra: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, den frie encyklopedi (2018). Automatisering. Hentet fra: en.wikipedia.org.
  3. Elektroteknologi (2018). Hva er Industrial Automation | Typer av industriell automasjon. Tatt fra: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Hva er Industrial Automation? Tatt fra: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Applikasjoner av automatisering og robotikk. Hentet fra: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industriell Automasjon: En Kort Historie om Produksjonsapplikasjon og Gjeldende Status og Fremtidige Utsikter. Cerasis. Tatt fra: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Fabrikkautomatisering, til tysk eksempel. Tatt fra: eagletechnologies.com.