IPARI AUTOMATIZÁLÁS: TÖRTÉNELEM, JELLEMZŐK ÉS TÍPUSOK - TECHNOLÓGIA - 2026

Az ipari automatizálás az a vezérlőrendszer, például számítógépek, robotok és információs technológiák által használt technológia, amely lehetővé teszi az iparágban a különböző folyamatok és gépek automatikus végrehajtását, emberi operátorok nélkül.

Célja az emberi döntéshozatal és a kézi parancs-válasz tevékenységek felváltása gépesített eszközök és logikai programozási parancsok használatával.

Forrás: pixabay.com

Korábban az automatizálás célja a termelékenység növelése volt, mivel az automatizált rendszerek a nap 24 órájában működhetnek, és csökkentik az emberi szereplőkkel járó költségeket, mint például a bérek és a juttatások.

Ezt az automatizálást különféle eszközökkel, például mechanikus, hidraulikus, pneumatikus, elektromos, elektronikus és számítógépes eszközökkel érik el, köztük általában kombinálva.

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

Jelenlegi helyzet

Az utóbbi időben az ipari automatizálás egyre növekvő elfogadottságot tapasztalt a különféle iparágakban, mivel a gyártási folyamatban óriási előnyei vannak, mint például a megnövekedett termelékenység, minőség, rugalmasság és biztonság alacsony költségek mellett.

Előnyei vannak a munkaerő-megtakarításoknak, az elektromos költségeknek és az anyagköltségeknek, valamint nagyobb mérési pontossággal.

Fontos tendencia a számítógépes látás fokozott használata az automatikus ellenőrzési funkciók biztosítása érdekében. Egy másik tendencia a robotok folyamatos növekedése.

Az ipari folyamatok energiahatékonysága az egyik legfontosabb prioritás.

Például a félvezető társaságok 8 bites mikrokontroller alkalmazásokat kínálnak, amelyeket az általános szivattyú- és motorvezérlőkben találnak, az energiafogyasztás csökkentése és ezáltal a hatékonyság növelése érdekében.

A Világbank 2018. évi világfejlesztési jelentése bizonyítékot szolgáltat arra, hogy míg az ipari automatizálás kiszorítja a munkavállalókat, az innováció új iparágakat és munkahelyeket teremt.

Történelem

Az ipari automatizálás a kezdetektől fogva nagy előrelépést tett a korábban kézzel végzett tevékenységek között.

Ipari forradalom

Az első motorok és a gőzgép bevezetése új követelményt teremtett az automatikus vezérlőrendszerekhez, például a hőmérséklet-szabályozókhoz és a nyomásszabályozókhoz.

1771-ben fedezték fel az első teljesen automatizált, hidraulikus erővel működő fonómarót. 1785-ben automatikus liszt malom került kifejlesztésre, ez lett az első teljesen automatizált ipari folyamat.

Ford Motor

1913-ban a Ford Motor Company bevezetett egy gépjárműgyártó sorozatot, amelyet a feldolgozóipar egyik úttörő automatizálási típusának tekintnek.

Előtte képzett és képzetlen munkavállalók csapata készített egy autót. A gyártás automatizálása javította a Ford termelési arányát és növelte nyereségét.

A gépjárművek gyártósora és tömeggyártása voltak az első ilyen jellegűek a világon. Ez az autó összeszerelési idejét autónként 12 óráról kb. Másfél órára csökkentette.

Előrelépések a 20. században

A vezérlőtermek az 1920-as években váltak közismerteké. Az 1930-as évek elejéig a folyamatvezérlés csak be / ki volt kapcsolva.

A vezérlőket az 1930-as években kezdték bevezetni, azzal a képességgel, hogy számított változtatásokat hajthassanak végre a kontroll számtól való eltérések alapján.

A vezérlőszobák színkóddal ellátott lámpákat használtak arra, hogy figyelmeztessék a növényzet dolgozóit bizonyos változtatások kézi végrehajtására.

Az 1930-as években Japán vezető szerepet játszott az alkatrészek fejlesztésében. Kidolgozták az első mikrokapcsolót, védőreléket és nagy pontosságú elektromos időzítőt.

1945-ben Japán ipari rekonstrukciós programot indított. A program új technológiákon alapult, szemben a régimódi módszerekkel, amelyeket a világ többi része alkalmazott.

Japán lett az ipari automatizálás világvezetője. Az olyan autóipari társaságok, mint a Honda, a Toyota és a Nissan, számos kiváló minőségű, megbízható autót gyártottak.

jellemzők

A gépesítés egy feladat kézi működtetése motorizált gépekkel, de az emberi döntéshozatal függvényében.

Az automatizálás egy további lépés a gépesítésnél, mivel az emberi részvétel helyébe a logikai programozási parancsok és a nagy teljesítményű gépek lépnek.

Alacsonyabb működési költségek

Az ipari automatizálás révén kiküszöbölik az emberi dolgozóval járó szabadság, egészségügyi ellátás és bónusz költségeket. Hasonlóképpen, nem követeli meg a munkavállalók által nyújtott egyéb előnyöket, például nyugdíjbiztosítást, bónuszokat stb.

Bár magas kezdeti költségekhez kapcsolódik, megtakarítja a munkavállalók havi fizetését, ami jelentős megtakarításokat eredményez a vállalat számára.

Az ipari automatizáláshoz használt berendezésekkel kapcsolatos karbantartási költségek alacsonyabbak, mivel ezek nem hajlamosak lebontásra. Ha kudarcot vallnak, csak az informatikai és karbantartási mérnökök javíthatják meg.

Magas termelékenység

Míg sok vállalat több száz gyártó embert bérel fel, hogy a gyárat három műszakban üzemeltesse legfeljebb 24 órán keresztül, az ünnepeket és a karbantartást még mindig bezárni kell.

Az ipari automatizálás teljesíti a vállalat céljait, lehetővé téve a gyártóüzem számára a napi 24 órát, a hét 7 napját és az év 365 napját. Ez jelentősen javítja a szervezet termelékenységét.

Jó minőség

Az automatizálás elhárítja az emberrel kapcsolatos hibákat. Ezenkívül a robotoknak nincs semmiféle kimerültsége, ami egyenletes minőségű termékeket eredményez, akár különféle időpontokban is.

Nagy rugalmasság

Ha új feladatot adnak a futószalagon, képzésre lesz szükség az emberi kezelõ számára.

Másrészt a robotok bármilyen típusú munkára programozhatók. Ez rugalmasabbá teszi a gyártási folyamatot.

Magas információ pontosság

Az összegyűjtött automatizált adatok lehetővé teszik a kulcsfontosságú gyártási információk elemzését, ezen adatok nagy pontosságával, csökkentve az összeállítási költségeket.

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

Magas védelem

Az ipari automatizálás biztonságosvé teszi a gyártósort a munkavállalók számára robotok bevezetésével a veszélyes helyzetek manőverezésére.

Magas kezdeti költségek

Az emberi gyártósorról automatikusra váltáshoz kapcsolódó kezdeti beruházás nagyon magas.

Ezenkívül az alkalmazottak képzése ennek a kifinomult új berendezésnek a működtetéséhez jelentős költségekkel jár.

típusai

Rögzített automatizálás

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

Speciális célú csapatot alkalmazhat a rögzített sorrendű folyamatok vagy az összeszerelési műveletek automatizálására. A műveletek sorrendjét a berendezés konfigurációja határozza meg.

A programozott parancsokat a gépek tartalmazzák fogaskerekek, huzalozás és egyéb hardverek formájában, amelyek nem változtathatók meg könnyen az egyes termékek között.

Az automatizálás ezen formáját a magas kezdeti beruházás és a magas termelési arány jellemzi. Ezért nagy mennyiségben gyártott termékekre alkalmas.

Programozható automatizálás

Ez automatizálási forma a tételekben történő termékek előállításához. A termékeket egy-egy tucat és több ezer egység közötti sorozatban gyártják.

Minden új tételnél a gyártási berendezést át kell programozni, hogy illeszkedjen az új terméktípushoz. Ez az átprogramozás időt igényel, nem produktív időtartammal, amelyet az egyes tételek gyártási menete követ.

A termelési arányok általában alacsonyabbak, mint a rögzített automatizálásban, mivel a berendezést úgy tervezték, hogy megkönnyítse a termékcserét, ahelyett, hogy a termék specializálódott volna.

Ennek az automatizálási rendszernek a példái a számvezérlésű gépek, ipari robotok, acélmalmok stb.

Rugalmas automatizálás

Ezzel a rendszerrel automatikus vezérlőberendezés biztosított, amely nagy rugalmasságot biztosít az egyes termékek változtatásánál. Ez a programozható automatizálás kiterjesztése.

A programozható automatizálás hátránya az, hogy a termék minden új tételére a gyártóberendezés átprogramozása szükséges. Ez elveszett gyártási idő, ami költséges.

A rugalmas automatizálás során az átprogramozás gyorsan és automatikusan megtörténik egy számítógépes terminálon anélkül, hogy a gyártóberendezést önmagában kellene használni.

Ezeket a változásokat az emberi szereplők által kódok formájában adott utasításokkal hajtják végre.

Következésképpen nem szükséges a termékeket tételekre csoportosítani. Különböző termékek keveréke állítható elő egymás után.

Alkalmazások

Ipar 4.0

Az ipari automatizálás emelkedése közvetlenül kapcsolódik a "negyedik ipari forradalomhoz", amelyet jobban az Ipar 4.0-nak neveznek. A németországi eredetű Industry 4.0 számos eszközt, koncepciót és gépet tartalmaz.

Az Industry 4.0 az ipari tárgyak internetével működik, amely a különféle fizikai objektumok tökéletes integrációját teszi lehetővé az interneten, virtuális ábrázoláson keresztül, valamint a csatlakoztatni kívánt szoftverekkel / hardverekkel a gyártási folyamatok fejlesztése érdekében.

Ezekkel az új technológiákkal intelligensebb, biztonságosabb és fejlettebb gyártási lehetőségeket lehet létrehozni. Megbízhatóbb, következetesebb és hatékonyabb gyártási platformot nyit meg, mint korábban.

Az ipar 4.0 a gyártás számos területét lefedi, és az idő múlásával továbbra is ezt fogja tenni.

Ipari robotika

Az ipari robotika az ipari automatizálás egyik ága, amely a különféle gyártási folyamatokban, például megmunkálásban, hegesztésben, festésben, összeszerelésben és anyagkezelésben segít.

Az ipari robotok különféle mechanikus, elektromos és szoftver rendszereket használnak a nagy pontosság és sebesség elérése érdekében, amely messze meghaladja az emberi teljesítményt.

Ezeket a rendszereket felújították és továbbfejlesztették annyira, hogy egyetlen robot képes napi 24 órában futni, kevés karbantartással vagy anélkül. 1997-ben 700 000 ipari robot volt használatban, ez a szám 1,8 millióra nőtt 2017-ben.

Programozható logikai vezérlők

Az ipari automatizálás beépíti a programozható logikai vezérlőket (PLC-k) a gyártási folyamatba. Ezek olyan feldolgozó rendszert használnak, amely lehetővé teszi a bemeneti és kimeneti vezérlők egyszerű programozással történő változtatását.

A PLC különféle bemeneteket fogadhat, és különféle logikai kimeneteket adhat vissza. A bemeneti eszközök érzékelők, a kimeneti eszközök motorok, szelepek stb.

A PLC-k hasonlóak a számítógépekhez. Miközben a számítógépeket optimalizálták a számításokhoz, a PLC-ket optimalizálták a vezérlési feladatokhoz és ipari környezetben történő felhasználáshoz.

Úgy vannak kialakítva, hogy a rezgések, a magas hőmérséklet, a páratartalom és a zaj kezeléséhez csak alapvető logikai alapú programozási ismeretekre van szükség.

A PLC-k legnagyobb előnye a rugalmasság. Számos különféle vezérlőrendszert működtethetnek. Feleslegessé teszik a rendszer átvezetését a vezérlőrendszer megváltoztatásához. Ez a rugalmasság jövedelmezővé teszi őket összetett és változatos rendszereknél.

Példák

Az autóiparban a dugattyúkat a motorba manuálisan telepítették, 1-1,6% hibaaránnyal. Jelenleg ugyanezt a feladatot egy automatizált gépen hajtják végre, 0,0001% -os hibaaránnyal.

A mesterséges intelligenciát (AI) a robotikában használják az automatikus címkézés készítéséhez, robotkarokat használva automatikus címke applikátorként, és az AI-t a címkézendő termékek felismerésére.

Automatizálás az Audinél

A németországi Audi gyárban a robotok száma majdnem egyenlő 800 alkalmazottal. A nehéz emelő, valamint a potenciálisan veszélyes hegesztés és a fárasztóan ismétlődő tesztek nagy részét elvégzik.

Az Audi automatizálásának előnyei között szerepel a sokkal magasabb termelékenység és az alacsonyabb követelmény a képzetlen munkavállalók számára.

Az Audiban használt robotok nemcsak a nem képzett munkavállalók által korábban elvégzett veszélyes munkákkal foglalkoznak, hanem rengeteg adatot gyűjtenek, amelyek elemezhetők és felhasználhatók a gyár működésének javításához.

Még mindig vannak olyan feladatok, amelyeket a robotok nem tudnak végrehajtani, és az emberek jobban fel vannak készülve kezelni.

A legveszélyesebb feladatok elvégzésével, valamint a feladatok hatékonyságának és termelékenységének javításával az Audi minél jobban képzett és képzett munkavállalókat vonzhat az emberorientált feladatok elvégzésére.

Automatizált gyártósor

Ez egy munkaállomások sorozatából áll, amelyeket egy átviteli rendszer csatlakoztat, hogy az alkatrészek az állomások között mozogjanak.

Ez a rögzített automatizálás példája, mivel ezeket a sorokat általában hosszú gyártási ciklusokra állítják fel.

Mindegyik állomást úgy tervezték, hogy egy meghatározott feldolgozási műveletet végezzen, úgy, hogy az alkatrészt vagy terméket lépésről lépésre gyártják, ahogy a vonal mentén halad előre.

Normál vonalüzemeltetésnél minden állomáson egy részt dolgoznak fel, így sok alkatrészt egyszerre dolgoznak fel, és kész kész alkatrészt készítenek a vonal minden ciklusával.

A vezeték hatékony működtetése érdekében a végrehajtott különféle műveleteket megfelelően sorrendbe kell állítani és össze kell hangolni.

A modern automatizált vonalakat programozható logikai vezérlők vezérlik. Ezek végrehajthatják a művelethez szükséges időzítési és szekvenálási funkciókat.

Irodalom

1. Terry M. Brei (2018). Mi az ipari automatizálás? Sure Controls Inc. Feltöltve: surecontrols.com.
2. Wikipedia, az ingyenes enciklopédia (2018). Automatizálás. Forrás: en.wikipedia.org.
3. Villamos technológia (2018). Mi az ipari automatizálás - az ipari automatizálás típusai. Készült: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Mi az ipari automatizálás? Forrás: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Automatizálás és Robotika alkalmazások. Forrás: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Ipari automatizálás: A gyártási alkalmazás rövid története, a jelenlegi helyzet és a jövőbeli kilátások. Cerasis. Forrás: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Gyári automatizálás, egy német példa. Forrás: eagletechnologies.com.