Ipari automatizálási történet, jellemzők, típusok és alkalmazások

az ipari automatizálás az a technológia, amelyet olyan vezérlőrendszereken keresztül használnak, mint a számítógépek, a robotok és az információs technológiák, hogy lehetővé tegyék az ipar különböző gépeinek és folyamatainak automatikus működését anélkül, hogy szükség lenne emberi üzemeltetőkre.

Arra törekszik, hogy helyettesítse az emberek döntéshozatalát és a parancsnoki válaszok kézi tevékenységét gépesített berendezések és logikai programozási parancsok használatával..

Korábban az automatizálás célja az volt, hogy növelje a termelékenységet, mivel az automatizált rendszerek a nap 24 órájában működhetnek, és csökkenthetik az emberi üzemeltetők költségeit, mint például a fizetések és az előnyök..

Ezt az automatizálást különböző eszközökkel, például mechanikus, hidraulikus, pneumatikus, elektromos, elektronikus és számítógépes eszközökkel valósították meg, amelyek általában kombinálódnak egymással.

Az ipari folyamatok általános célú vezérlői közé tartoznak: programozható logikai vezérlők, független I / O modulok és számítógépek.

index

• 1 Jelenlegi helyzet
• 2 Történelem
  • 2.1 Ipari forradalom
  • 2.2 Ford Motor
  • 2.3 Előrehaladás a 20. században
• 3 Jellemzők
  • 3.1 Alacsonyabb működési költségek
  • 3.2 Nagy termelékenység
  • 3.3 Kiváló minőség
  • 3.4 Nagy rugalmasság
  • 3.5 Az információk nagy pontossága
  • 3.6 Magas biztonság
  • 3.7 Nagy kezdeti költség
• 4 Típusok
  • 4.1 Rögzített automatizálás
  • 4.2 Programozható automatizálás
  • 4.3 Rugalmas automatizálás
• 5 Alkalmazások
  • 5.1 Ipar 4.0
  • 5.2 Ipari robotika
  • 5.3 Programozható logikai vezérlők
• 6 Példák
  • 6.1 Automatizálás az Audiban
  • 6.2 Automatizált gyártósor
• 7 Referenciák

Jelenlegi helyzet

Az ipari automatizálás a közelmúltban egyre nagyobb mértékben elfogadta a különböző típusú iparágakat, köszönhetően a gyártási folyamatban rejlő óriási előnyöknek, mint például a termelékenység, a minőség, a rugalmasság és a biztonság alacsony áron..

A munkaerő-megtakarítások, a villamosenergia-költségek és az anyagköltségek, valamint a mérések nagyobb pontossága.

Fontos trend a mesterséges látás nagyobb mértékű alkalmazása az automatikus ellenőrzési funkciók biztosítása érdekében. Egy másik trend a robotok használatának folyamatos növekedése.

Az ipari folyamatok energiahatékonysága ma már az egyik legfontosabb prioritás.

Például a félvezető vállalatok 8-bites mikrokontroller alkalmazásokat kínálnak, amelyek az általános célú motorok és a szivattyú vezérlők között találhatók, hogy csökkentsék az energiafogyasztást és ezáltal növeljék a hatékonyságot.

A Világbank 2018-as Világfejlesztési Jelentése azt mutatja, hogy bár az ipari automatizálás kiszorítja a munkavállalókat, az innováció új iparágakat és munkahelyeket teremt.

történelem

Az ipari automatizálás kezdete óta nagy előrelépést tett a korábban manuálisan végrehajtott tevékenységek között.

Ipari forradalom

Az első motorok és a gőzgép bevezetése új követelményt hozott létre az automatikus vezérlőrendszerekhez, például a hőmérsékletszabályozókhoz és a nyomásszabályozókhoz.

1771-ben feltalálták az első teljesen automatizált centrifugálómotort, melyet hidraulikus erő táplált. 1785-ben egy automata lisztüzemet fejlesztettek ki, amely az első teljesen automatizált ipari folyamat lett.

Ford Motor

1913-ban a Ford Motor Company bevezette az autógyártásra szolgáló összeszerelő vonalat, amely a gyártóipar egyik úttörő típusának tekinthető..

Ezt megelőzően egy gépet szakképzett és képzetlen munkások csapata épített. A termelés automatizálása javította a Ford termelési arányait és a megnövekedett nyereséget.

A gépjárművek összeszerelő és tömeggyártása volt az első ilyen jellegű világszerte. Az autó összeszerelési idejét autóról 12 óráról körülbelül másfél órára csökkentették.

Előrehaladás a 20. században

Az 1920-as években az ellenőrzési helyiségek gyakoriak voltak, az 1930-as évek elejéig a folyamatvezérlés csak be / ki volt kapcsolva.

Az 1930-as években a vezérlők elkezdtek bevezetni, és képesek számukra, hogy számítási változásokat hajtsanak végre az ellenőrző alaktól való eltérésekre.

Az ellenőrző helyiségek kódolt színes fényeket használtak arra, hogy jeleket küldjenek a növénymunkásoknak, hogy bizonyos változtatásokat kézzel végezzenek.

Az 1930-as években Japán vezető szerepet tölt be az alkatrészek fejlesztésében. Az első mikrokapcsolót, a védő reléket és a nagy pontosságú elektromos időzítőt fejlesztették ki.

1945-ben Japán ipari felújítási programot indított. A program új technológiákon alapult, ellentétben a világ többi részén használt elavult módszerekkel.

Japán lett az ipari automatizálás világvezetője. Az olyan autógyártók, mint a Honda, a Toyota és a Nissan, számos megbízható és kiváló minőségű gépkocsit gyárthatnak.

jellemzői

A gépesítés egy feladat kézi működtetése motoros géppel, de az emberi döntéshozatal függvényében.

Az automatizálás egy további lépés a gépesítéshez, hiszen logikai programozási parancsok és erőteljes gépek használatával helyettesíti az emberi részvételt.

Alacsonyabb működési költségek

Ipari automatizálással megszűnik az emberi munkásokhoz kapcsolódó szabadságok, orvosi ellátás és bónuszok költségei. Hasonlóképpen nem igényel más előnyöket is, mint például a nyugdíjbiztosítás, a bónuszok stb..

Annak ellenére, hogy magas kezdeti költséggel jár, megtakarítja a munkavállalók havi fizetését, ami jelentős megtakarításokat eredményez a vállalat számára..

Az ipari automatizáláshoz használt berendezéshez kapcsolódó karbantartási költségek alacsonyabbak, mert általában nem bontják le őket. Ha nem sikerül, csak a számítógép és a karbantartási mérnökök javítsák meg.

Nagy termelékenység

Míg sok vállalat több száz gyártót bérel, akik három órát működtetnek legfeljebb 24 órán keresztül, az ünnepek és a karbantartás érdekében még mindig le kell zárniuk..

Az ipari automatizálás megfelel egy vállalat célkitűzésének, amely lehetővé teszi a gyártóüzem napi 24 órás, heti 7 és 365 napos működését. Ez jelentősen javítja a szervezet termelékenységét.

Kiváló minőségű

Az automatizálás az emberi lényhez kapcsolódó hibát kijavítja. Ezen túlmenően a robotok nem rendelkeznek semmiféle kimerüléssel, ami egyforma minőségű termékeket eredményez, még a gyártás is különböző időpontokban.

Nagy rugalmasság

Ha egy új feladat kerül hozzáadásra az összeszerelő vonalhoz, akkor az szükséges a képzés humán üzemeltetőjének.

Másrészről a robotok programozhatók bármilyen munkára. Ez rugalmasabbá teszi a gyártási folyamatot.

Az információk nagy pontossága

Az összegyűjtött automatizált adatok lehetővé teszik a kulcsfontosságú gyártási információk elemzését, az adatok nagy pontosságával, csökkentve az összeállítás költségeit.

Ez lehetővé teszi a helyes döntések meghozatalát a folyamatok javítása és a hulladék csökkentése érdekében.

Magas biztonság

Az ipari automatizálás biztonságossá teheti a gyártósort a munkavállalók számára a robotok használatával a veszélyes helyzetek mozgatásához.

Nagy kezdeti költség

Az emberi termelési vonalról az automatikus váltáshoz kapcsolódó kezdeti beruházás nagyon magas.

Ezen túlmenően az alkalmazottak képzése ezen kifinomult új berendezések kezeléséhez jelentős költségekkel jár.

típus

Rögzített automatizálás

Ezt használják ismétlődő és rögzített műveletek végrehajtására a magas termelési arány elérése érdekében.

Egy speciális célú berendezést használ a rögzített folyamatok vagy az összeszerelési műveletek automatizálására. A műveletek sorrendjét a berendezés konfigurációja határozza meg.

A programozott parancsok a gépekben fogaskerekek, vezetékek és egyéb hardverek formájában vannak, amelyeket nem lehet könnyen megváltoztatni egyik termékről a másikra.

Ezt az automatizálási formát nagy kezdeti befektetés és magas termelési ráta jellemzi. Ezért nagy mennyiségben készült termékekre alkalmas.

Programozható automatizálás

Ez egyfajta automatizálási forma a termékek gyártása során. A termékeket több tucattól több ezer egységig terjedő mennyiségben gyártják.

Minden új tétel esetében a gyártóberendezést át kell programozni, hogy az az új terméktípushoz igazodjon. Ez az újraprogramozás időt igényel, és nem termelési idővel rendelkezik, amelyet minden egyes tételnél egy gyártási folyamat követ.

A termelési arányok általában alacsonyabbak, mint a rögzített automatizálásban, mivel a berendezés célja a termékváltás megkönnyítése, nem pedig a termék szakosodása..

Az automatizálási rendszer példái a numerikus vezérlésű gépek, ipari robotok, acélművek stb..

Rugalmas automatizálás

Ezzel a rendszerrel egy automatikus vezérlőberendezés áll rendelkezésre, amely nagy rugalmasságot biztosít az egyes termékek változásainak elvégzéséhez. A programozható automatizálás kiterjesztése.

A programozható automatizálás hátránya az az idő, ami szükséges ahhoz, hogy a gyártási berendezéseket minden egyes új termékcsoportra átprogramozzák. Ez elveszett termelési idő, ami drága.

Rugalmas automatizálás esetén az újraprogramozás gyorsan és automatikusan történik a számítógépes terminálon, anélkül, hogy a gyártóberendezést kellene használni.

Ezeket a változtatásokat az emberi szereplők által kódok formájában megadott utasítások útján végzik.

Következésképpen nem szükséges a termékeket csoportosítani. Különböző termékek keverékét állíthatja elő egymás után.

alkalmazások

Ipar 4.0

Az ipari automatizálás növekedése közvetlenül kapcsolódik a „negyedik ipari forradalomhoz”, amely jobban ismert az Industry 4.0 néven. A németországi eredetileg az Industry 4.0 számos eszközt, koncepciót és gépet tartalmaz.

Az Industry 4.0 a tárgyak ipari internetével működik együtt, amely a különböző fizikai objektumok tökéletes integrációja az interneten, virtuális ábrázoláson keresztül, valamint a szoftver / hardver csatlakoztatásához, hogy a gyártási folyamatok javuljanak..

Ezeknek az új technológiáknak köszönhetően az intelligensebb, biztonságosabb és fejlettebb gyártás is lehetséges. Nyisson meg egy megbízhatóbb, következetesebb és hatékonyabb gyártási platformot, mint korábban.

A 4.0-as iparág a gyártás számos területét lefedi, és az idő múlásával továbbra is ezt teszi.

Ipari robotika

Az ipari robotika az ipari automatizálás egyik ága, amely segíti a különböző gyártási folyamatokat, például a megmunkálást, a hegesztést, a festést, az összeszerelést és az anyagok kezelését..

Az ipari robotok különböző mechanikai, elektromos és szoftverrendszereket használnak, hogy nagy pontosságot és sebességet biztosítsanak, ami messze meghaladja az emberi teljesítményt.

Ezeket a rendszereket úgy módosították és javították, hogy egyetlen robot működhessen a nap 24 órájában, kis karbantartással vagy anélkül. 1997-ben 700 000 ipari robot volt használatban, a szám 1,8 millióra nőtt 2017-ben.

Programozható logikai vezérlők

Az ipari automatizálás magában foglalja a programozható logikai vezérlőket (PLC) a gyártási folyamatban. Ezek olyan feldolgozó rendszert használnak, amely lehetővé teszi a bemeneti és kimeneti vezérlők változtatását egyszerű programozással.

A PLC különböző bemeneteket fogadhat, és számos logikai kimenetet küld vissza. A bemeneti eszközök érzékelők, a kimeneti eszközök pedig motorok, szelepek stb..

A PLC-k hasonlóak a számítógépekhez. Míg a számítógépek a számításokhoz optimalizálva vannak, a PLC-k vezérlési feladatokra és ipari környezetben történő alkalmazásra vannak optimalizálva.

Ezek úgy vannak kialakítva, hogy csak a logikán alapuló programozás alapvető ismerete szükséges a rezgések, a magas hőmérséklet, a páratartalom és a zaj kezeléséhez..

A PLC által kínált legnagyobb előny a rugalmasság. Számos különböző vezérlőrendszert működtethetnek. Ezek szükségtelenné teszik a rendszer megváltoztatását a vezérlőrendszer megváltoztatásához. Ez a rugalmasság bonyolult és változatos rendszerek számára hasznos.

Példák

Az autóiparban a dugattyúk beépítése a motorba manuálisan történt, 1-1,6% -os hibaarányban. Jelenleg ugyanez a feladat automatizált géppel történik, amelynek hibaaránya 0,0001%.

A mesterséges intelligenciát (AI) használják a robotikával az automatikus címkézéshez, robotkarokat használva, mint automatikus címke-applikátort, és az AI-t a címkézendő termékek felderítésére..

Automatizálás az Audi-nál

A németországi Audi üzemben a robotok száma közel 800 fő. A legtöbb nehéz munkát végzik, valamint potenciálisan veszélyes hegesztéseket végeznek, mint az unalmasan ismétlődő teszteket.

Az Audi automatizálási előnyei közé tartozik a sokkal magasabb termelékenység és az alacsonyabb követelmények a munkavállalók számára, akik képzést nem végeznek.

Az Audi-nál használt robotok nemcsak felelősek a képzetlen alkalmazottak által korábban végzett veszélyes munkákért, hanem nagy mennyiségű adatot is gyűjtenek, amelyek elemezhetők és felhasználhatók a gyár működésének javítására..

Vannak azonban olyan feladatok, amelyeket a robotok nem tudnak végrehajtani, és az emberek jobban felkészültek a kezelésre.

Az Audi a legveszélyesebb feladatok elvégzésével és a feladatok hatékonyságának és termelékenységének javításával több magasan képzett és szakembert vonzhat az emberi lényekre összpontosító feladatok elvégzésére..

Automatizált gyártósor

A munkaállomások sorozata egy átviteli rendszerrel összekapcsolt munkaállomásokból áll, amelyekkel az alkatrészek az állomások között mozoghatnak.

Példa a fix automatizálásra, mivel ezek a vonalak általában hosszú gyártási folyamatokhoz vannak konfigurálva.

Minden egyes állomás egy bizonyos feldolgozási művelet végrehajtására van kialakítva, hogy a darab vagy a termék lépésről lépésre készüljön, ahogy a vonal mentén mozog.

A vonal normál működésében minden egyes állomáson egy darabot dolgoznak fel, így sok darabot egyidejűleg dolgoznak fel, és a sor minden ciklusával kész darabot készítenek..

A különböző műveleteket sorrendben kell elvégezni és megfelelően összehangolni, hogy a vonal hatékonyan működjön.

A modern automatizált vonalakat programozható logikai vezérlők vezérlik. Ezek elvégezhetik a működésükhöz szükséges időzítési és szekvenálási funkciók típusait.

referenciák

1. Terry M. Brei (2018). Mi az ipari automatizálás? Sure Controls Inc. Vették: surecontrols.com.
2. Wikipédia, a szabad enciklopédia (2018). Automation. Készült: en.wikipedia.org.
3. Elektromos technika (2018). Mi az ipari automatizálás Ipari automatizálás típusai. Készült: electricaltechnology.org.
4. Unitronics (2018). Mi az ipari automatizálás? Készült: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Automatizálási és robotikai alkalmazások. Készült: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Ipari automatizálás: a gyártási alkalmazás rövid története és a jelenlegi állapot és a jövőbeli Outlook. Cerasis. Készült: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, a német példa. Készült: eagletechnologies.com.