PRŮMYSLOVÁ AUTOMATIZACE: HISTORIE, VLASTNOSTI A TYPY - TECHNOLOGIE - 2025

Průmyslové automatizace je technologie od kontrolních systémů, jako jsou počítače, roboty a informačních technologií a slouží k aktivaci automatického spuštění různých procesů a strojů v průmyslu, a to bez nutnosti lidské obsluhy.

Snaží se nahradit lidské rozhodování a činnosti manuální reakce na příkazy pomocí mechanizovaného vybavení a logických programovacích příkazů.

Zdroj: pixabay.com

Dříve bylo cílem automatizace zvýšit produktivitu, protože automatizované systémy mohou pracovat 24 hodin denně a snižovat náklady spojené s lidskými operátory, jako jsou mzdy a přínosy.

Tato automatizace byla dosažena různými prostředky, jako jsou mechanická, hydraulická, pneumatická, elektrická, elektronická a počítačová zařízení, obecně kombinovaná mezi nimi.

Mezi univerzální řadiče pro průmyslové procesy patří: programovatelné logické řadiče, nezávislé I / O moduly a počítače.

Současná situace

V poslední době našla průmyslová automatizace rostoucí akceptovatelnost v různých druzích průmyslu díky svým obrovským přínosům ve výrobním procesu, jako je zvýšená produktivita, kvalita, flexibilita a bezpečnost při nízkých nákladech.

To také přináší výhody v úsporách práce, nákladech na elektřinu a materiálních nákladech, jakož i větší přesnosti měření.

Důležitým trendem je zvýšené používání počítačového vidění k zajištění funkcí automatické kontroly. Dalším trendem je pokračující nárůst používání robotů.

Energetická účinnost v průmyslových procesech se nyní stala jednou z nejvyšších priorit.

Například polovodičové společnosti nabízejí 8bitové mikrokontrolérové ​​aplikace, které se nacházejí ve všeobecném řízení čerpadel a motorů, ke snížení spotřeby energie a tím ke zvýšení účinnosti.

Ze zprávy Světové banky o rozvoji světa za rok 2018 vyplývá, že zatímco průmyslová automatizace vysídluje pracovníky, inovace vytvářejí nová průmyslová odvětví a pracovní místa.

Dějiny

Od svého vzniku průmyslová automatizace zaznamenala velký pokrok v činnostech, které byly dříve prováděny ručně.

Průmyslová revoluce

Zavedení prvních motorů a parního stroje vytvořilo nový požadavek na automatické regulační systémy, jako jsou regulátory teploty a regulátory tlaku.

V roce 1771 byl vynalezen první plně automatizovaný spřádací stroj poháněný hydraulickou energií. V roce 1785 byl vyvinut automatický mlýn, který se stal prvním plně automatizovaným průmyslovým procesem.

Ford Motor

V roce 1913 představila společnost Ford Motor Company montážní linku pro výrobu automobilů, která je považována za jeden z průkopnických typů automatizace ve výrobním průmyslu.

Předtím bylo týmem kvalifikovaných a nekvalifikovaných pracovníků postaveno auto. Automatizace výroby zvýšila rychlost výroby Fordu a zvýšila jeho zisky.

Montážní linka a sériová výroba automobilů byla první svého druhu na světě. To zkrátilo dobu montáže vozu z 12 hodin na auto na asi hodinu a půl.

Pokroky ve 20. století

Kontrolní místnosti se staly běžnými ve dvacátých letech 20. století.

Řídicí jednotky byly zavedeny ve 30. letech 20. století se schopností provádět vypočtené změny v reakci na odchylky od kontrolní hodnoty.

Řídicí místnosti používaly barevně kódovaná světla, aby signalizovali pracovníkům zařízení manuální provedení určitých změn.

Během třicátých let bylo Japonsko lídrem ve vývoji komponent. Byly vyvinuty první mikrospínače, ochranná relé a vysoce přesný elektrický časovač.

V roce 1945 zahájilo Japonsko program průmyslové rekonstrukce. Program byl založen na nových technologiích, na rozdíl od zastaralých metod, které použil zbytek světa.

Japonsko se stalo světovým lídrem v průmyslové automatizaci. Automobilové společnosti jako Honda, Toyota a Nissan dokázaly vyrobit řadu kvalitních a spolehlivých automobilů.

vlastnosti

Mechanizace je ruční ovládání úlohy pomocí motorizovaného stroje, ale v závislosti na lidském rozhodování.

Automatizace představuje další krok k mechanizaci, protože nahrazuje účast člověka pomocí příkazů logického programování a výkonných strojů.

Nižší provozní náklady

Díky průmyslové automatizaci jsou náklady na dovolenou, zdravotní péči a bonusové náklady spojené s lidským pracovníkem eliminovány. Rovněž nevyžaduje žádné další výhody, které mají zaměstnanci, jako je důchodové pojištění, bonusy atd.

Ačkoli to souvisí s vysokými počátečními náklady, šetří to měsíční plat pracovníků, což společnosti přináší značné úspory.

Náklady na údržbu související se zařízením používaným pro průmyslovou automatizaci jsou nižší, protože nemají tendenci se rozpadat. Pokud selže, měli by jej opravit pouze technici v oblasti IT a údržby.

Vysoká produktivita

Zatímco mnoho společností najímá stovky výrobních lidí, aby provozovaly tři směny po dobu maximálně 24 hodin, pro svátky a údržbu je stále třeba zavřít.

Průmyslová automatizace splňuje cíl společnosti a umožňuje výrobnímu závodu provozovat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu a 365 dní v roce. To přináší významné zlepšení produktivity organizace.

Vysoká kvalita

Automatizace uvolňuje lidskou chybu. Roboti navíc nemají žádný druh vyčerpání, což má za následek produkty stejné kvality, dokonce je vyrábějí v různých časech.

Vysoká flexibilita

Pokud je na montážní lince přidán nový úkol, bude vyžadován výcvik pro lidského operátora.

Na druhé straně roboti mohou být naprogramováni tak, aby vykonávali jakýkoli druh práce. Díky tomu je výrobní proces flexibilnější.

Vysoká přesnost informací

Shromážděná automatizovaná data vám umožňují analyzovat klíčové výrobní informace s velkou přesností těchto údajů a snižovat tak náklady na kompilaci.

To umožňuje správná rozhodnutí při pokusech o zlepšení procesů a snížení plýtvání.

Vysoká bezpečnost

Průmyslová automatizace může výrobním linkám zajistit bezpečnost pracovníků pomocí implementace robotů k manévrování nebezpečných situací.

Vysoké počáteční náklady

Počáteční investice spojená s přechodem z lidské výrobní linky na automatickou je velmi vysoká.

Školení zaměstnanců pro provoz tohoto sofistikovaného nového zařízení navíc vyžaduje značné náklady.

Typy

Opravená automatizace

Používá se k provádění opakovaných a fixních operací za účelem dosažení vysoké rychlosti výroby.

Zaměstnejte tým pro zvláštní účely k automatizaci procesů s pevnou sekvencí nebo montážních operací. Pořadí operací je určeno konfigurací zařízení.

Naprogramované příkazy jsou obsaženy ve strojích ve formě ozubených kol, kabeláže a dalšího hardwaru, který nelze snadno změnit z jednoho produktu na druhý.

Tato forma automatizace se vyznačuje vysokou počáteční investicí a vysokou mírou výroby. Je proto vhodný pro výrobky, které jsou vyráběny ve velkých objemech.

Programovatelná automatizace

Je to forma automatizace pro výrobu produktů v dávkách. Výrobky se vyrábějí v dávkách od několika desítek do několika tisíc kusů najednou.

Pro každou novou šarži musí být výrobní zařízení přeprogramováno tak, aby vyhovovalo novému typu produktu. Toto přeprogramování vyžaduje čas, s neproduktivním časovým obdobím následovaným výrobním během pro každou dávku.

Rychlosti výroby jsou obecně nižší než v pevné automatizaci, protože zařízení je navrženo tak, aby usnadnilo výměnu produktu, spíše než aby mělo specializaci na produkt.

Příklady tohoto automatizačního systému jsou numericky řízené stroje, průmyslové roboty, ocelárny atd.

Flexibilní automatizace

S tímto systémem je k dispozici automatické ovládací zařízení, které poskytuje velkou flexibilitu při provádění změn u každého produktu. Jedná se o rozšíření programovatelné automatizace.

Nevýhodou programovatelné automatizace je čas potřebný k přeprogramování výrobního zařízení pro každou novou dávku produktu. To je ztracená doba výroby, což je nákladné.

Ve flexibilní automatizaci se přeprogramování provádí rychle a automaticky na počítačovém terminálu, aniž by bylo nutné používat výrobní zařízení jako takové.

Tyto změny se provádějí podle pokynů vydaných ve formě kódů lidskými provozovateli.

V důsledku toho není nutné seskupovat výrobky do šarží. Směs různých produktů může být vyráběna jeden po druhém.

Aplikace

Průmysl 4.0

Vzestup průmyslové automatizace přímo souvisí s „čtvrtou průmyslovou revolucí“, která je známá pod názvem Industry 4.0. Průmysl 4.0 původně z Německa zahrnuje řadu zařízení, konceptů a strojů.

Industry 4.0 pracuje s průmyslovým internetem věcí, což je dokonalá integrace různých fyzických objektů na internetu, prostřednictvím virtuální reprezentace, a se softwarem / hardwarem pro připojení, aby se přidaly vylepšení výrobních procesů.

Díky těmto novým technologiím je možné vytvářet chytřejší, bezpečnější a pokročilejší výrobu. Otevírá spolehlivější, konzistentnější a účinnější výrobní platformu než dříve.

Průmysl 4.0 pokrývá mnoho oblastí výroby a bude v tom pokračovat i nadále.

Průmyslová robotika

Průmyslová robotika je odvětví průmyslové automatizace, která pomáhá v různých výrobních procesech, jako je obrábění, svařování, lakování, montáž a manipulace s materiálem.

Průmyslové roboty používají různé mechanické, elektrické a softwarové systémy, které umožňují vysokou přesnost a rychlost, což daleko přesahuje jakýkoli lidský výkon.

Tyto systémy byly revidovány a vylepšeny do té míry, že jediný robot může pracovat 24 hodin denně s malou nebo žádnou údržbou. V roce 1997 bylo v provozu 700 000 průmyslových robotů, jejich počet se v roce 2017 zvýšil na 1,8 milionu.

Programovatelné logické řadiče

Průmyslová automatizace zahrnuje programovatelné logické regulátory (PLC) do výrobního procesu. Používají procesní systém, který vám umožňuje měnit ovládací prvky vstupu a výstupu pomocí jednoduchého programování.

PLC může přijímat různé vstupy a vracet různé logické výstupy. Vstupní zařízení jsou senzory a výstupní zařízení jsou motory, ventily atd.

PLC jsou podobné počítačům. Přestože jsou počítače optimalizovány pro výpočty, PLC jsou optimalizovány pro řídicí úkoly a použití v průmyslovém prostředí.

Jsou konstruovány tak, že k zvládnutí vibrací, vysokých teplot, vlhkosti a hluku jsou potřebné pouze základní logické znalosti programování.

Největší výhodou, kterou PLC nabízejí, je jejich flexibilita. Mohou ovládat řadu různých řídicích systémů. Znemožňují přepojení systému za účelem změny řídicího systému. Díky této flexibilitě jsou rentabilní pro složité a rozmanité systémy.

Příklady

V automobilovém průmyslu byla instalace pístů do motoru prováděna ručně, s chybovostí 1-1,6%. V současné době je stejný úkol prováděn na automatizovaném stroji s chybou 0,0001%.

Umělá inteligence (AI) se používá s robotikou k automatickému označování, pomocí robotických zbraní jako automatických aplikátorů štítků a AI k detekci produktů, které mají být označeny.

Automation ve společnosti Audi

V závodě Audi v Německu se počet robotů téměř rovná 800 zaměstnancům. Dělají většinu těžkých zdvihů, jakož i potenciálně nebezpečného svařování a únavně se opakujících zkoušek.

Mezi výhody automatizace v Audi patří mnohem vyšší produktivita a nižší požadavek na nekvalifikované pracovníky.

Roboty používané v Audi se starají nejen o nebezpečnou práci, kterou dříve vykonávali netrénovaní zaměstnanci, ale také shromažďují velké množství údajů, které lze analyzovat a použít ke zlepšení provozu továrny.

Stále však existují úkoly, které roboti nemohou vykonávat, a lidé jsou lépe vybaveni pro manipulaci.

Převzetím nejnebezpečnějších úkolů a zlepšením efektivity a produktivity těchto úkolů může Audi přilákat vysoce kvalifikované a kvalifikované pracovníky k plnění úkolů zaměřených na člověka.

Automatizovaná výrobní linka

Skládá se z řady pracovních stanic spojených přenosovým systémem pro přesun částí mezi stanicemi.

Je to příklad pevné automatizace, protože tyto linky jsou obvykle nastaveny na dlouhé výrobní cykly.

Každá stanice je navržena pro provádění specifické operace zpracování, takže součást nebo produkt je vyráběn krok za krokem, jak postupuje podél linie.

V normálním provozu linky je jedna část zpracovávána na každé stanici, takže je zpracováno tolik částí současně, čímž se vytváří konečná část s každým cyklem linky.

Aby mohly linky fungovat efektivně, musí být řádně uspořádány a koordinovány různé prováděné operace.

Moderní automatizované linky jsou řízeny programovatelnými logickými regulátory. Ty mohou provádět typy funkcí časování a sekvenování, které jsou pro vaši činnost nezbytné.

Reference

1. Terry M. Brei (2018). Co je průmyslová automatizace? Sure Controls Inc. Převzato z: surecontrols.com.
2. Wikipedia, encyklopedie zdarma (2018). Automatizace. Převzato z: en.wikipedia.org.
3. Elektrotechnika (2018). Co je průmyslová automatizace - typy průmyslové automatizace. Převzato z: electronictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Co je průmyslová automatizace? Převzato z: unitronicsplc.com.
5. Encyklopedie Britannica (2018). Aplikace automatizace a robotiky. Převzato z: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Průmyslová automatizace: Stručná historie výrobních aplikací a současný stav a výhled do budoucna. Cerasis. Převzato z: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, německý příklad. Převzato z: eagletechnologies.com.