AUTOMATIZĂRI INDUSTRIALE: ISTORIC, CARACTERISTICI ȘI TIPURI - TEHNOLOGIE - 2025

Industriale de automatizare este tehnologia utilizată de sistemele de control , cum ar fi calculatoare, roboți și tehnologii informaționale pentru a permite executarea automata a diferitelor procese și mașini într - o industrie, fără a fi nevoie de operatori umani.

Acesta urmărește să înlocuiască activitățile de luare a deciziilor umane și manualele de răspuns-comandă cu utilizarea echipamentelor mecanizate și a comenzilor de programare logică.

Sursa: pixabay.com

Anterior, scopul automatizării era creșterea productivității, deoarece sistemele automatizate pot funcționa 24 de ore pe zi și reducerea costurilor asociate operatorilor umani, cum ar fi salariile și beneficiile.

Această automatizare s-a realizat prin diferite mijloace, cum ar fi dispozitivele mecanice, hidraulice, pneumatice, electrice, electronice și de calculator, în general, combinate între ele.

Controlerele de uz general pentru procesele industriale includ: controlere logice programabile, module I / O independente și calculatoare.

Situatia actuala

Recent, automatizarea industrială a găsit o acceptare din ce în ce mai mare de către diferite tipuri de industrie, datorită beneficiilor sale enorme în procesul de fabricație, cum ar fi productivitatea crescută, calitatea, flexibilitatea și securitatea la costuri reduse.

De asemenea, are avantaje în economii de forță de muncă, costuri de electricitate și materiale, precum și o precizie mai mare în măsurători.

O tendință importantă este utilizarea sporită a viziunii computerului pentru a oferi funcții de inspecție automată. O altă tendință este creșterea continuă a utilizării roboților.

Eficiența energetică în procesele industriale a devenit acum una dintre cele mai înalte priorități.

De exemplu, companiile cu semiconductor oferă aplicații de micro-controler pe 8 biți, care se regăsesc în pompele și motoarele cu scop general, pentru a reduce consumul de energie și crește astfel eficiența.

Raportul de dezvoltare mondială al Băncii Mondiale 2018 arată dovezi că, în timp ce automatizarea industrială deplasează lucrătorii, inovația creează noi industrii și locuri de muncă.

Istorie

Încă de la înființare, automatizarea industrială a făcut pași mari printre activitățile care au fost anterior efectuate manual.

Revolutia industriala

Introducerea primelor motoare și a motorului cu aburi a creat o nouă cerință pentru sistemele de control automat, cum ar fi regulatoarele de temperatură și regulatoarele de presiune.

În 1771 a fost inventată prima moară de filare complet automatizată, alimentată cu energie hidraulică. În 1785 a fost dezvoltată o fabrică automată de făină, devenind primul proces industrial complet automatizat.

Ford Motor

În 1913, Ford Motor Company a introdus o linie de asamblare a producției de automobile care este considerată unul dintre tipurile de pionierat de automatizare în industria de fabricație.

Înainte de asta, o mașină a fost construită de o echipă de muncitori calificați și necalificați. Automatizarea producției a îmbunătățit ratele de producție ale Ford și i-a crescut profiturile.

Linia de asamblare și producția în masă a automobilelor au fost primele de acest fel din lume. Acesta a redus timpul de asamblare a mașinii de la 12 ore pe mașină la aproximativ o oră și jumătate.

Avansuri în secolul XX

Camerele de control au devenit obișnuite în anii 1920. Până la începutul anilor 1930, controlul procesului a fost pornit / oprit.

Controlerele au început să fie introduse în anii 1930, cu posibilitatea de a face modificări calculate ca răspuns la abaterile de la o figură de control.

Camerele de control au folosit lumini codate de culoare pentru a semnaliza lucrătorii instalației să facă anumite modificări manual.

În anii 1930, Japonia a fost lider în dezvoltarea componentelor. Au fost dezvoltate primele microfoane, relee de protecție și cronometru electric de înaltă precizie.

În 1945, Japonia a început un program de reconstrucție industrială. Programul s-a bazat pe noile tehnologii, spre deosebire de metodele antichizate pe care le-a folosit restul lumii.

Japonia a devenit liderul mondial în domeniul automatizărilor industriale. Companiile auto precum Honda, Toyota și Nissan au putut produce numeroase mașini de înaltă calitate, de încredere.

caracteristici

Mecanizarea este operația manuală a unei sarcini folosind utilaje motorizate, dar în funcție de luarea deciziilor umane.

Automatizarea reprezintă un pas suplimentar către mecanizare, deoarece înlocuiește participarea umană cu utilizarea comenzilor de programare logică și a mașinilor puternice.

Costuri de operare mai mici

Odată cu automatizarea industrială, cheltuielile de vacanță, îngrijire medicală și bonusuri asociate unui lucrător uman sunt eliminate. De asemenea, nu necesită alte beneficii pe care le au angajații, precum acoperirea pensiilor, bonusuri etc.

Deși are legătură cu un cost inițial ridicat, economisește salariul lunar al lucrătorilor, ceea ce duce la economii substanțiale pentru companie.

Costurile de întreținere asociate echipamentelor utilizate pentru automatizarea industrială sunt mai mici, deoarece acestea nu tind să se descompună. Dacă nu reușesc, numai inginerii IT și de întreținere ar trebui să-l repare.

Productivitate ridicată

În timp ce multe companii angajează sute de producători care să conducă uzina pentru trei schimburi pentru maxim 24 de ore, trebuie totuși închisă pentru concedii și întreținere.

Automatizarea industrială îndeplinește obiectivul companiei, permițând fabricii să funcționeze 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână și 365 de zile pe an. Aceasta aduce o îmbunătățire semnificativă a productivității organizației.

Calitate superioară

Automatizarea încetează eroarea legată de oameni. În plus, roboții nu au niciun fel de epuizare, rezultând produse de calitate uniformă, chiar fabricându-le în momente diferite.

Flexibilitate ridicată

Dacă se adaugă o nouă sarcină pe linia de asamblare, va fi necesar un antrenament pentru operatorul uman.

Pe de altă parte, roboții pot fi programați pentru a face orice tip de lucru. Acest lucru face ca procesul de fabricație să fie mai flexibil.

Precizie ridicată a informațiilor

Datele automate colectate vă permit să analizați informațiile cheie de fabricație, cu o mare precizie a acestor date, reducând costul de compilare.

Aceasta permite luarea de decizii corecte atunci când se încearcă îmbunătățirea proceselor și reducerea deșeurilor.

Securitate inalta

Automatizarea industrială poate face linia de producție sigură pentru lucrători, prin implementarea roboților care să manevreze situații periculoase.

Cost inițial ridicat

Investiția inițială asociată cu trecerea de la o linie de producție umană la una automată este foarte mare.

În plus, instruirea angajaților pentru a opera acest echipament nou sofisticat implică costuri substanțiale.

Tipuri

Automatizare fixă

Este utilizat pentru a executa operațiuni repetitive și fixe pentru a atinge rate mari de producție.

Utilizați o echipă cu scop special pentru automatizarea proceselor de secvență fixă ​​sau a operațiunilor de asamblare. Secvența operațiunilor este determinată de configurația echipamentului.

Comenzile programate sunt conținute în mașini sub formă de angrenaje, cabluri și alt hardware care nu poate fi schimbat cu ușurință de la un produs la altul.

Această formă de automatizare se caracterizează printr-o investiție inițială ridicată și rate ridicate de producție. Prin urmare, este potrivit pentru produsele realizate în volume mari.

Automatizari programabile

Este o formă de automatizare pentru fabricarea produselor în loturi. Produsele sunt fabricate în loturi cuprinse între câteva zeci și câteva mii de unități simultan.

Pentru fiecare lot nou, echipamentul de producție trebuie reprogramat pentru a se potrivi cu noul tip de produs. Această reprogramare necesită timp, cu o perioadă de timp neproductivă urmată de un ciclu de producție pentru fiecare lot.

Ratele de producție sunt, în general, mai mici decât în ​​cazul automatizărilor fixe, deoarece echipamentul este conceput pentru a facilita schimbarea produsului, mai degrabă decât pentru a avea specializarea produsului.

Exemple ale acestui sistem de automatizare sunt mașinile controlate numeric, roboții industriali, fabricile de oțel etc.

Automatizare flexibilă

Cu acest sistem este prevăzut un echipament de control automat, care oferă o mare flexibilitate pentru a face modificări pentru fiecare produs. Este o extensie a automatizării programabile.

Dezavantajul automatizării programabile este timpul necesar pentru reprogramarea echipamentelor de producție pentru fiecare lot nou de produs. Acesta este timpul de producție pierdut, care este costisitor.

În automatizarea flexibilă, reprogramarea se face rapid și automat la un terminal de computer, fără a fi nevoie să folosiți echipamentul de producție ca atare.

Aceste modificări sunt făcute prin instrucțiuni date sub formă de coduri de către operatorii umani.

În consecință, nu este necesară gruparea produselor în loturi. Un amestec de produse diferite poate fi produs unul după altul.

Aplicații

Industria 4.0

Creșterea automatizării industriale este direct legată de „a patra revoluție industrială”, care este mai bine cunoscută sub numele de Industry 4.0. Originară din Germania, Industry 4.0 cuprinde numeroase dispozitive, concepte și mașini.

Industry 4.0 funcționează cu Internetul industrial al lucrurilor, care este integrarea perfectă a diferitelor obiecte fizice pe Internet, printr-o reprezentare virtuală și cu software / hardware pentru conectare pentru a adăuga îmbunătățiri la procesele de fabricație.

Posibilitatea de a crea o fabricație mai inteligentă, mai sigură și mai avansată este posibilă cu aceste noi tehnologii. Acesta deschide o platformă de fabricație mai fiabilă, mai consistentă și mai eficientă decât înainte.

Industria 4.0 acoperă multe domenii de producție și va continua să facă acest lucru în timp.

Robotică industrială

Robotica industrială este o ramură a automatizării industriale care ajută în diferite procese de fabricație, cum ar fi prelucrarea, sudarea, vopsirea, asamblarea și manipularea materialelor.

Roboții industriali utilizează diferite sisteme mecanice, electrice și software pentru a permite precizie și viteză ridicată, depășind cu mult orice performanță umană.

Aceste sisteme au fost revizuite și îmbunătățite până la momentul în care un singur robot poate rula 24 de ore pe zi, cu puțină sau deloc întreținere. În 1997 existau 700.000 de roboți industriali, numărul acestora a crescut la 2017 la 1,8 milioane.

Controlere logice programabile

Automatizarea industrială încorporează controloarele logice programabile (PLC) în procesul de fabricație. Acestea folosesc un sistem de procesare care vă permite să variați controalele de intrare și ieșire, printr-o programare simplă.

Un PLC poate primi o varietate de intrări și poate returna o varietate de ieșiri logice. Dispozitivele de intrare sunt senzori, iar dispozitivele de ieșire sunt motoare, valve, etc.

PLC-urile sunt similare cu computerele. Cu toate acestea, în timp ce calculatoarele sunt optimizate pentru calcule, PLC-urile sunt optimizate pentru sarcini de control și utilizare în medii industriale.

Acestea sunt construite astfel încât să fie necesare doar cunoștințe de programare bazate pe logică pentru a gestiona vibrațiile, temperaturile ridicate, umiditatea și zgomotul.

Cel mai mare avantaj pe care îl oferă PLC-urile este flexibilitatea acestora. Acestea pot opera o serie de sisteme de control diferite. Acestea fac inutile să redirecționeze un sistem pentru a schimba sistemul de control. Această flexibilitate le face profitabile pentru sisteme complexe și variate.

Exemple

În industria auto, instalarea pistoanelor în motor se făcea manual, având o rată de eroare de 1-1,6%. În prezent, aceeași sarcină se face cu o mașină automată, având o rată de eroare de 0,0001%.

Inteligența artificială (AI) este utilizată cu robotica pentru a realiza etichetarea automată, folosind brațele robotizate ca aplicatoare automate de etichete și AI pentru a detecta produsele care trebuie etichetate.

Automatizare la Audi

La fabrica Audi din Germania, numărul roboților este aproape egal cu 800 de angajați. Acestea realizează cea mai mare parte a ridicărilor grele, precum și sudarea potențial periculoasă, precum și încercările repetate obositor.

Printre avantajele automatizării la Audi se numără productivitatea mult mai mare și o cerință mai mică pentru lucrătorii necalificați.

Robotii folosiți la Audi nu numai că au grijă de munca periculoasă prestată anterior de angajații neînstruiți, ci și colectează o mulțime de date care pot fi analizate și utilizate pentru a îmbunătăți funcționarea fabricii.

Cu toate acestea, există încă sarcini pe care roboții nu le pot îndeplini, iar oamenii sunt mai bine pregătiți pentru a face față.

Prin asumarea celor mai periculoase sarcini și îmbunătățirea eficienței și a productivității acestor sarcini, Audi poate atrage lucrători mai calificați și mai calificați pentru a îndeplini sarcini orientate către oameni.

Linie de producție automatizată

Este format dintr-o serie de stații de lucru conectate de un sistem de transfer pentru a muta piese între stații.

Este un exemplu de automatizare fixă, deoarece aceste linii sunt, în general, configurate pentru perioade lungi de producție.

Fiecare stație este proiectată pentru a efectua o operațiune specifică de prelucrare, astfel încât piesa sau produsul să fie fabricate pas cu pas, pe măsură ce progresează de-a lungul liniei.

În funcționarea normală a liniei, o parte este procesată la fiecare stație, astfel încât multe părți sunt procesate simultan, producând o piesă finită cu fiecare ciclu al liniei.

Diferitele operațiuni care au loc trebuie să fie ordonate și coordonate corespunzător pentru ca linia să funcționeze eficient.

Liniile automate moderne sunt controlate de controlerele logice programabile. Acestea pot efectua tipurile de funcții de sincronizare și de secvențiere necesare pentru operarea dvs.

Referințe

1. Terry M. Brei (2018). Ce este automatizarea industrială? Sure Controls Inc. Preluat de la: surecontrols.com.
2. Wikipedia, enciclopedia gratuită (2018). Automatizare. Preluat de la: en.wikipedia.org.
3. Tehnologie electrică (2018). Ce este automatizarea industrială - tipuri de automatizări industriale. Luate de la: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Ce este automatizarea industrială? Preluat de la: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Aplicații de automatizare și robotică. Luat de la: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Automatizări industriale: o scurtă istorie a aplicației de fabricație și starea actuală și perspectivele viitoare. Cerasis. Luat de la: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Fabricarea automatizării, un exemplu german. Luat de la: eagletechnologies.com.