Pramoninė automatika: istorija, charakteristikos, tipai ir taikymas
Pramonės automatizavimas yra technologija, naudojama naudojant kontrolės sistemas, pvz., Kompiuterius, robotus ir informacines technologijas, kad būtų galima automatiškai veikti skirtingose pramonės šakose veikiančiose mašinose ir procesuose, nenaudojant žmonių operatorių.
Juo siekiama pakeisti sprendimų priėmimo procesą žmonėmis ir rankinio valdymo reagavimo veiklą naudojant mechanizuotą įrangą ir logines programavimo komandas.
Anksčiau automatizavimo tikslas buvo padidinti našumą, nes automatizuotos sistemos gali veikti 24 valandas per parą ir sumažinti išlaidas, susijusias su žmonių operatoriais, pavyzdžiui, atlyginimus ir išmokas.
Šis automatizavimas buvo pasiektas įvairiomis priemonėmis, pavyzdžiui, mechaniniais, hidrauliniais, pneumatiniais, elektros, elektroniniais ir kompiuteriniais įrenginiais, kurie paprastai yra sujungti tarpusavyje.
Tarp bendrosios paskirties valdiklių pramoniniams procesams yra: programuojami loginiai valdikliai, nepriklausomi I / O moduliai ir kompiuteriai.
Dabartinė padėtis
Pastaruoju metu pramonės automatizavimas vis labiau pripažino įvairių pramonės šakų priėmimą, nes jis labai naudingas gamybos procese, pvz., Padidėjęs našumas, kokybė, lankstumas ir saugumas mažomis sąnaudomis.
Ji taip pat turi naudos darbo jėgos taupymui, elektros energijos sąnaudoms ir medžiagų sąnaudoms, taip pat didesniam matavimų tikslumui.
Svarbi tendencija - daugiau naudoti dirbtinę viziją, kad būtų galima atlikti automatines tikrinimo funkcijas. Kita tendencija - nuolat didinti robotų naudojimą.
Energijos efektyvumas pramoniniuose procesuose tapo vienu iš svarbiausių prioritetų.
Pavyzdžiui, puslaidininkių kompanijos siūlo 8 bitų mikrokontrolerio taikomąsias programas, kurias galima rasti bendrosios paskirties variklio ir siurblio valdiklyje, siekiant sumažinti energijos suvartojimą ir taip padidinti efektyvumą.
Pasaulio banko 2018 m. Pasaulio vystymosi ataskaita rodo, kad nors pramoninė automatika išstumia darbuotojus, naujovės sukuria naujas pramonės šakas ir darbo vietas.
Istorija
Nuo pat veiklos pradžios pramoninė automatika padarė didelę pažangą tarp anksčiau rankiniu būdu atliktos veiklos.
Pramonės revoliucija
Įdiegus pirmuosius variklius ir garo variklį, atsirado naujas reikalavimas automatinėms valdymo sistemoms, tokioms kaip temperatūros reguliatoriai ir slėgio reguliatoriai.
1771 m. Buvo sukurtas pirmasis visiškai automatizuotas gręžimo malūnas, varomas hidrauliniu būdu. 1785 m. Buvo sukurtas automatinis miltų malūnas, tapęs pirmuoju visiškai automatizuotu pramonės procesu.
„Ford Motor“
1913 m. „Ford Motor Company“ pristatė automobilių gamybos surinkimo liniją, kuri laikoma viena iš pirmaujančių automatizavimo tipų gamybos pramonėje.
Prieš tai automobilį pastatė kvalifikuotų ir nekvalifikuotų darbuotojų komanda. Gamybos automatizavimas pagerino „Ford“ gamybos rodiklius ir padidino pelną.
Visame pasaulyje pirmoji tokio tipo automobilių linija ir masinė gamyba. Sumažinti automobilio surinkimo laiką nuo 12 valandų automobiliui iki maždaug pusantros valandos.
20-ojo amžiaus pažanga
Kontrolinės patalpos tapo įprastos 1920-aisiais, o iki 1930-ųjų pradžios proceso valdymas buvo įjungtas / išjungtas.
1930-aisiais pradėta diegti kontrolieriai, galintys atlikti apskaičiuotus pokyčius, atsižvelgiant į nukrypimus nuo kontrolinio skaičiaus.
Valdymo patalpos naudojo koduotus spalvotus žibintus, norėdami siųsti signalus augalų darbuotojams atlikti tam tikrus pakeitimus rankiniu būdu.
1930-aisiais Japonija buvo pirmaujanti komponentų kūrimo lyderė. Sukurtas pirmasis mikro jungiklis, apsaugos relės ir didelio tikslumo elektrinis laikmatis.
1945 m. Japonija pradėjo pramoninės rekonstrukcijos programą. Programa buvo paremta naujomis technologijomis, kitaip nei senovės metodai, kuriuos naudojo kitas pasaulis.
Japonija tapo pasauliniu lyderiu pramoninės automatikos srityje. Automobilių kompanijos, pvz., „Honda“, „Toyota“ ir „Nissan“, gali gaminti daug patikimų ir aukštos kokybės automobilių.
Savybės
Mechanizavimas - tai rankinis užduoties valdymas naudojant motorizuotą mašiną, tačiau priklauso nuo žmogaus sprendimų priėmimo.
Automatizavimas yra papildomas žingsnis mechanizuojant, nes jis pakeičia žmonių dalyvavimą naudojant logines programavimo komandas ir galingas mašinas.
Mažesnės eksploatavimo išlaidos
Su pramonine automatizacija pašalinamos atostogų, medicininės priežiūros ir su darbuotoju susijusios premijos. Taip pat nereikalaujama kitų išmokų, kurias turi darbuotojai, pvz., Pensijų draudimas, premijos ir kt.
Nors ji susijusi su didelėmis pradinėmis sąnaudomis, taupo darbuotojų mėnesinį darbo užmokestį, o tai lemia didelius santaupas bendrovei.
Techninės priežiūros išlaidos, susijusios su pramoninei automatizacijai naudojama įranga, yra mažesnės, nes paprastai jos nėra suskaidomos. Jei jie nepavyksta, tik kompiuterio ir techninės priežiūros inžinieriai turėtų jį taisyti.
Didelis našumas
Nors daugelis kompanijų įdarbina šimtus gamybos įmonių, kad galėtų paleisti gamyklą tris pamainas ne ilgiau kaip 24 valandas, ji vis tiek turi būti uždaryta atostogoms ir techninei priežiūrai.
Pramonės automatika atitinka įmonės tikslą, leidžiančią gamyklai veikti 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę ir 365 dienas per metus. Tai gerokai pagerina organizacijos našumą.
Aukšta kokybė
Automatizavimo klaida susijusi su žmogumi. Be to, robotai neturi jokio išsekimo, todėl produktai yra vienodos kokybės, netgi gaminami skirtingu laiku.
Didelis lankstumas
Jei prie surinkimo linijos pridedama nauja užduotis, tai bus reikalinga mokymų žmogaus operatoriui.
Kita vertus, robotai gali būti programuojami atlikti bet kokį darbą. Dėl to gamybos procesas tampa lankstesnis.
Didelis informacijos tikslumas
Renkami automatizuoti duomenys leidžia analizuoti pagrindinę gamybos informaciją, labai tiksliai apibūdinant šiuos duomenis, mažinant surinkimo išlaidas.
Tai leidžia priimti teisingus sprendimus, kai bandoma tobulinti procesus ir sumažinti atliekų kiekį.
Aukštas saugumas
Pramonės automatizavimas gali padaryti gamybos liniją saugią darbuotojams, diegiant robotus pavojingoms situacijoms judėti.
Aukštos pradinės išlaidos
Pradinė investicija, susijusi su perėjimu iš žmogaus gamybos linijos į automatinį, yra labai didelė.
Be to, darbuotojų apmokymas tvarkyti šią sudėtingą naują įrangą yra susijęs su didelėmis išlaidomis.
Tipai
Fiksuota automatika
Jis naudojamas pakartotinėms ir fiksuotoms operacijoms atlikti, norint pasiekti aukštus gamybos rodiklius.
Jis naudoja specialios paskirties įrangą fiksuotų sekų procesams arba surinkimo operacijoms automatizuoti. Operacijų seką lemia įrangos konfigūracija.
Programuojamos komandos yra įrenginiuose pavarų, laidų ir kitos įrangos pavidalu, kurių negalima lengvai keisti iš vieno produkto į kitą.
Ši automatizavimo forma pasižymi didelėmis pradinėmis investicijomis ir aukštais gamybos tempais. Todėl jis tinka produktams, pagamintiems dideliais kiekiais.
Programuojama automatika
Tai yra automatikos gaminių, skirtų gaminti partijomis, forma. Produktai gaminami partijomis, kurios svyruoja nuo kelių dešimčių iki kelių tūkstančių vienetų vienu metu.
Kiekvienai naujai partijai gamybos įranga turi būti perprogramuota, kad ji būtų pritaikyta prie naujo produkto tipo. Šis perprogramavimas reikalauja laiko, o ne gamybos rezultatas - kiekvienos partijos gamybos procesas.
Gamybos rodikliai paprastai yra mažesni nei fiksuotoje automatizavimo sistemoje, nes įranga yra sukurta taip, kad palengvintų produkto pakeitimą, o ne specializuotų gaminį.
Šios automatizavimo sistemos pavyzdžiai yra skaitmeniniu būdu valdomos mašinos, pramoniniai robotai, plieno gamyklos ir kt.
Lanksti automatika
Su šia sistema yra sukurta automatinė valdymo įranga, kuri užtikrina didelį lankstumą kiekvienam produktui keisti. Tai yra programuojamos automatikos plėtinys.
Programuojamojo automatizavimo trūkumas yra laikas, reikalingas gamybos įrangos perprogramavimui kiekvienai naujai gaminių partijai. Tai prarandamas gamybos laikas, kuris yra brangus.
Lankstus automatizavimas, perprogramavimas atliekamas greitai ir automatiškai kompiuterio terminale, nenaudojant gamybos įrangos.
Šie pakeitimai atliekami vadovaujantis instrukcijomis, pateiktomis kodų pavidalu žmonių operatoriams.
Todėl nebūtina grupuoti produktų partijomis. Jis gali gaminti įvairių produktų mišinį vienas po kito.
Programos
Pramonė 4.0
Pramonės automatikos augimas yra tiesiogiai susijęs su „ketvirta pramonės revoliucija“, kuri yra geriau žinoma kaip „Industry 4.0“. Pradžioje iš Vokietijos „Industry 4.0“ apima daugybę prietaisų, koncepcijų ir mašinų.
„Industry 4.0“ dirba su pramoniniu daiktų internetu, kuris yra puikus įvairių fizinių objektų integravimas internete, naudojant virtualų vaizdą, ir programinės įrangos / aparatinės įrangos, su kuria galima prisijungti, siekiant pagerinti gamybos procesų tobulinimą.
Su šiomis naujomis technologijomis galima kurti pažangesnę, saugesnę ir pažangesnę gamybą. Ji atveria patikimesnę, nuoseklesnę ir efektyvesnę gamybos platformą nei anksčiau.
Pramonė 4.0 apima daugelį gamybos sričių ir toliau tai atliks laikui bėgant.
Pramoninė robotika
Pramoninė robotika yra pramoninės automatikos filialas, padedantis įvairiuose gamybos procesuose, pvz., Apdirbant, suvirinant, dažant, montuojant ir tvarkant medžiagas.
Pramoniniai robotai naudoja įvairias mechanines, elektrines ir programines sistemas, kad užtikrintų aukštą tikslumą ir greitį, o tai gerokai viršija bet kokį žmogaus našumą.
Šios sistemos buvo patobulintos ir patobulintos iki to, kad vienas robotas gali veikti 24 valandas per parą, nedaug arba visai neveikia. 1997 m. Buvo naudojami 700 000 pramoninių robotų, skaičius padidėjo iki 1, 8 mln.
Programuojami loginiai valdikliai
Pramonės automatizavimas apima programuojamus loginius valdiklius (PLC) gamybos procese. Jie naudoja apdorojimo sistemą, kuri leidžia keisti įvesties ir išvesties valdiklius, naudojant paprastą programavimą.
PLC gali priimti įvairius įėjimus ir grąžinti įvairius loginius išėjimus. Įvesties įrenginiai yra jutikliai ir išvesties įrenginiai yra varikliai, vožtuvai ir kt.
PLC yra panašūs į kompiuterius. Tačiau, nors kompiuteriai yra optimizuoti skaičiavimams, PLC yra optimizuoti valdymo užduotims ir naudojimui pramoninėje aplinkoje.
Jie yra sukonstruoti taip, kad, norint valdyti vibracijas, aukštą temperatūrą, drėgmę ir triukšmą, reikalingos tik pagrindinės logika pagrįstos programavimo žinios.
Didžiausias PLC teikiamas privalumas yra jų lankstumas. Jie gali valdyti įvairias valdymo sistemas. Dėl to nereikia perrašyti sistemos, kuri pakeistų kontrolės sistemą. Toks lankstumas daro jas pelningas sudėtingoms ir įvairioms sistemoms.
Pavyzdžiai
Automobilių pramonėje stūmoklių įrengimas variklyje buvo atliktas rankiniu būdu, 1–1, 6% klaidų. Šiuo metu tą pačią užduotį atlieka automatinė mašina, kurios klaidų lygis yra 0, 0001%.
Dirbtinis intelektas (AI) naudojamas kartu su robotika, kad būtų galima automatiškai ženklinti, naudojant robotų ginklus kaip automatinius etikečių aplikatorius, ir AI, kad būtų galima identifikuoti ženklinamus produktus.
Automatika Audi
Audi gamykloje Vokietijoje robotų skaičius beveik lygus 800 darbuotojų. Jie daro didžiąją dalį sunkių darbų, taip pat potencialiai pavojingų siūlių, taip pat sunkiai pasikartojančių bandymų.
Tarp automatizavimo Audi privalumų yra daug didesnis našumas ir mažesni reikalavimai darbuotojams be mokymo.
„Audi“ naudojami robotai yra ne tik atsakingi už pavojingus darbus, kuriuos darbuotojai anksčiau mokėsi, bet ir surenka daug duomenų, kuriuos galima analizuoti ir panaudoti gamyklos veikimui gerinti.
Tačiau vis dar yra uždavinių, kurių robotai negali atlikti, o žmonės yra geriau pasirengę dirbti.
Atsižvelgdama į pačias pavojingiausias užduotis ir didindama šių užduočių efektyvumą ir našumą, Audi gali pritraukti daugiau kvalifikuotų ir specializuotų darbuotojų, kad galėtų atlikti su žmogumi susijusias užduotis.
Automatizuota gamybos linija
Jis susideda iš darbo stočių, prijungtų pernešimo sistema, siekiant perkelti dalis tarp stočių.
Tai yra fiksuoto automatizavimo pavyzdys, nes šios linijos paprastai sukonfigūruotos ilgoms gamybos operacijoms.
Kiekviena stotis sukurta tam, kad atliktų tam tikrą apdorojimo operaciją, kad gabalas ar gaminys būtų atliekamas žingsnis po žingsnio, kai jis juda išilgai linijos.
Įprastoje linijos veikloje kiekvienoje stotyje apdorojamas gabalas, kad daug gabalų būtų apdorojami vienu metu, o kiekvienas linijos ciklas būtų pagamintas iš galutinio gabalo.
Įvairios vykdomos operacijos turi būti surūšiuotos ir tinkamai koordinuojamos, kad linija veiktų efektyviai.
Šiuolaikines automatines linijas valdo programuojami loginiai valdikliai. Jie gali atlikti jų veikimui reikalingas laiko ir sekos nustatymo funkcijas.
