INDUSTRIELL AUTOMATISERING: HISTORIK, EGENSKAPER OCH TYPER - TEKNOLOGI - 2025

Den industriella automatiseringen är den teknik som används av styrsystem som datorer, robotar och informationsteknologi för att möjliggöra automatisk exekvering av olika processer och maskiner i en industri utan behov av mänskliga operatörer.

Den försöker ersätta mänskliga beslutsfattande och manuella kommandosvaraktiviteter med användning av mekaniserad utrustning och logiska programmeringskommandon.

Källa: pixabay.com

Tidigare var syftet med automatisering att öka produktiviteten, eftersom automatiserade system kan fungera 24 timmar om dygnet och minska kostnaderna för mänskliga operatörer, såsom löner och förmåner.

Denna automatisering har uppnåtts på olika sätt, såsom mekaniska, hydrauliska, pneumatiska, elektriska, elektroniska och datoranordningar, vanligtvis kombinerade bland dem.

Allmänna styrenheter för industriella processer inkluderar: programmerbara logiska styrenheter, oberoende I / O-moduler och datorer.

Nuvarande situation

Nyligen har industriell automatisering upplevt ökande acceptans av olika typer av industri på grund av dess enorma fördelar i tillverkningsprocessen, såsom ökad produktivitet, kvalitet, flexibilitet och säkerhet till låga kostnader.

Det har också fördelar med besparingar i arbetskraft, elkostnader och materialkostnader samt större noggrannhet i mätningar.

En viktig trend är den ökade användningen av datorsyn för att tillhandahålla automatiska inspektionsfunktioner. En annan trend är den fortsatta ökningen av användningen av robotar.

Energieffektivitet i industriella processer har nu blivit en av de högsta prioriteringarna.

Till exempel erbjuder halvledarföretag 8-bitars mikrokontrollapplikationer, som finns i allmänna pump- och motorstyrningar, för att minska energiförbrukningen och därmed öka effektiviteten.

Världsbankens världsutvecklingsrapport 2018 visar bevis på att medan industriell automatisering förskjuter arbetstagare, skapar innovation nya industrier och jobb.

Historia

Sedan starten har industriell automatisering gjort stora framsteg bland aktiviteter som tidigare utförts manuellt.

Industriell revolution

Införandet av de första motorerna och ångmotorn skapade ett nytt krav för automatiska styrsystem, såsom temperaturregulatorer och tryckregulatorer.

1771 uppfanns det första helautomatiserade spinnverket, drivet med hydraulisk kraft. 1785 utvecklades en automatisk mjölkvarn som blev den första helautomatiska industriella processen.

Ford Motor

År 1913 introducerade Ford Motor Company en bilproduktionsmonteringslinje som anses vara en av de banbrytande typerna av automatisering inom tillverkningsindustrin.

Innan dess byggdes en bil av ett team av skickliga och okvalificerade arbetare. Automatiseringen av produktionen förbättrade Fords produktionshastigheter och ökade sina vinster.

Monteringslinjen och massproduktionen av bilar var de första i sitt slag i världen. Det minskade bilmonteringstiden från 12 timmar per bil till cirka en och en halv timme.

Framsteg på 1900-talet

Kontrollrum blev vanliga på 1920-talet. Fram till början av 1930-talet var processkontroll endast på / av.

Kontroller började introduceras på 1930-talet, med förmågan att göra beräknade förändringar som svar på avvikelser från en kontrollfigur.

Kontrollrummen använde färgkodade lampor för att signalera fabriksarbetare att göra vissa ändringar manuellt.

Under 1930-talet var Japan ledande inom komponentutveckling. Den första mikrobrytaren, skyddsreläer och elektrisk timer med hög precision utvecklades.

1945 inledde Japan ett industriellt rekonstruktionsprogram. Programmet var baserat på ny teknik i motsats till de föråldrade metoder som resten av världen använde.

Japan blev världsledande inom industriell automatisering. Bilföretag som Honda, Toyota och Nissan kunde producera många pålitliga bilar av hög kvalitet.

egenskaper

Mekanisering är manuell drift av en uppgift med motoriserade maskiner, men beroende på människors beslutsfattande.

Automation representerar ett ytterligare steg till mekanisering, eftersom den ersätter mänskligt deltagande med användning av logiska programmeringskommandon och kraftfulla maskiner.

Lägre driftskostnader

Med industriell automatisering elimineras semester-, hälsovårds- och bonuskostnader som är förknippade med en mänsklig arbetare. På samma sätt kräver det inte andra förmåner som anställda har, till exempel pensionsskydd, bonus osv.

Även om det är relaterat till en hög initialkostnad sparar det arbetarnas månadslön, vilket leder till betydande besparingar för företaget.

Underhållskostnaderna för utrustning som används för industriell automation är lägre eftersom de inte tenderar att gå sönder. Om de misslyckas ska endast IT- och underhållsingenjörer reparera det.

Hög produktivitet

Medan många företag anställer hundratals tillverkare för att driva anläggningen i tre skift under högst 24 timmar, måste den fortfarande vara stängd för helgdagar och underhåll.

Industriell automatisering uppfyller ett företags mål, vilket gör att fabriken kan driva 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan och 365 dagar per år. Detta ger en betydande förbättring av organisationens produktivitet.

Hög kvalitet

Automatisering avskaffar mänskligt relaterat fel. Dessutom har robotarna ingen form av utmattning, vilket resulterar i produkter av enhetlig kvalitet, även när de tillverkas vid olika tidpunkter.

Hög flexibilitet

Om en ny uppgift läggs till på monteringslinjen krävs en utbildning för den mänskliga operatören.

Å andra sidan kan robotar programmeras för att göra alla typer av arbete. Detta gör tillverkningsprocessen mer flexibel.

Hög informationsnoggrannhet

Den automatiserade insamlade informationen låter dig analysera nyckeltillverkningsinformation med stor noggrannhet för dessa data, vilket minskar dina sammanställningskostnader.

Detta gör det möjligt att fatta korrekta beslut när man försöker förbättra processer och minska avfallet.

Hög säkerhet

Industriell automatisering kan göra produktionslinjen säker för arbetare genom att implementera robotar för att manövrera farliga situationer.

Hög initialkostnad

Den initiala investeringen i samband med att byta från en mänsklig produktionslinje till en automatisk är mycket hög.

Dessutom innebär utbildning av anställda att använda denna sofistikerade nya utrustning betydande kostnader.

typer

Fast automatisering

Det används för att utföra repetitiva och fasta operationer för att uppnå höga produktionshastigheter.

Anställ ett specialteam för att automatisera processer med fast sekvens eller montering. Operationssekvensen bestäms av utrustningens konfiguration.

De programmerade kommandona finns i maskinerna i form av växlar, ledningar och annan hårdvara som inte lätt kan ändras från en produkt till en annan.

Denna form av automatisering kännetecknas av en hög initial investering och höga produktionsnivåer. Därför är den lämplig för produkter som tillverkas i stora volymer.

Programmerbar automatisering

Det är en form av automatisering för tillverkning av produkter i partier. Produkter tillverkas i partier som sträcker sig från flera dussin till flera tusen enheter i taget.

För varje ny sats måste produktionsutrustningen omprogrammeras för att passa den nya produkttypen. Denna omprogrammering kräver tid, med en icke-produktiv tidsperiod följt av en produktionskörning för varje sats.

Produktionshastigheterna är i allmänhet lägre än vid fast automatisering eftersom utrustningen är utformad för att underlätta produktbyte snarare än att ha produktspecialisering.

Exempel på detta automatiseringssystem är numeriskt styrda maskiner, industriroboter, stålverk etc.

Flexibel automatisering

Med detta system tillhandahålls en automatisk styrutrustning, vilket ger stor flexibilitet för att göra ändringar för varje produkt. Det är en förlängning av programmerbar automatisering.

Nackdelen med programmerbar automatisering är den tid som krävs för att omprogrammera produktionsutrustning för varje ny produktgrupp. Detta är förlorad produktionstid, vilket är kostsamt.

Vid flexibel automatisering görs omprogrammering snabbt och automatiskt vid en datorterminal, utan att behöva använda produktionsutrustningen som sådan.

Dessa ändringar görs med instruktioner som ges i form av koder från mänskliga operatörer.

Följaktligen är det inte nödvändigt att gruppera produkterna i partier. En blandning av olika produkter kan produceras en efter en.

tillämpningar

Industri 4.0

Ökningen av industriell automatisering är direkt relaterad till den "fjärde industriella revolutionen", som är bättre känd som Industry 4.0. Industry ursprungligen från Tyskland och omfattar många enheter, koncept och maskiner.

Industry 4.0 arbetar med det industriella tingenätet, som är den perfekta integrationen av olika fysiska objekt på Internet, genom en virtuell representation och med programvara / hårdvara för att ansluta för att lägga till förbättringar i tillverkningsprocesserna.

Att kunna skapa smartare, säkrare och mer avancerad tillverkning är möjligt med dessa nya tekniker. Det öppnar upp en mer pålitlig, konsekvent och effektiv tillverkningsplattform än tidigare.

Industri 4.0 täcker många tillverkningsområden och kommer att fortsätta göra det när tiden går.

Industriell robotik

Industriell robotik är en gren av industriell automatisering som hjälper till i olika tillverkningsprocesser, såsom bearbetning, svetsning, målning, montering och materialhantering.

Industrirobotar använder olika mekaniska, elektriska och mjukvarusystem för att möjliggöra hög precision och hastighet, vilket överträffar all mänsklig prestanda.

Dessa system har reviderats och förbättrats så att en enda robot kan köras dygnet runt med lite eller inget underhåll. 1997 fanns det 700 000 industriroboter, antalet har ökat till 1,8 miljoner 2017.

Programmerbara logikregulatorer

Industriell automatisering integrerar programmerbara logikregulatorer (PLC) i tillverkningsprocessen. Dessa använder ett processystem som gör att du kan variera ingångs- och utgångskontrollerna genom enkel programmering.

En PLC kan ta emot en mängd olika ingångar och returnera en mängd logiska utgångar. Ingångsenheterna är sensorer och utgångsenheterna är motorer, ventiler etc.

PLC: er liknar datorer. Men medan datorer är optimerade för beräkningar, är PLC: er optimerade för kontrolluppgifter och användning i industriella miljöer.

De är konstruerade på ett sådant sätt att endast grundläggande logikbaserad programmeringskunskap behövs för att hantera vibrationer, höga temperaturer, luftfuktighet och buller.

Den största fördelen som PLC: er erbjuder är deras flexibilitet. De kan driva en rad olika styrsystem. De gör det onödigt att koppla om ett system för att ändra kontrollsystemet. Denna flexibilitet gör dem lönsamma för komplexa och varierade system.

exempel

Inom fordonsindustrin var det tidigare manuellt att installera kolvar i motorn med en felhastighet på 1-1,6%. För närvarande utförs samma uppgift med en automatiserad maskin med en felhastighet på 0,0001%.

Artificiell intelligens (AI) används med robotik för automatisk märkning, med robotarmar som automatiska etikettapplikatorer, och AI för att upptäcka produkterna som ska märkas.

Automation på Audi

Vid Audi-fabriken i Tyskland är antalet robotar nästan lika med 800 anställda. De gör de flesta av tunga lyft, såväl som potentiellt farlig svetsning, liksom tråkigt repetitiva tester.

Bland fördelarna med automatisering hos Audi är mycket högre produktivitet och ett lägre krav för outfärdiga arbetare.

Roboterna som används på Audi tar inte bara hand om det farliga arbete som tidigare utförts av outbildade anställda, utan samlar också in en mängd data som kan analyseras och användas för att förbättra fabriksdriften.

Det finns dock fortfarande uppgifter som robotar inte kan utföra och människor är bättre utrustade att hantera.

Genom att ta på sig de farligaste uppgifterna och förbättra effektiviteten och produktiviteten i dessa uppgifter, kan Audi locka fler högkvalificerade och skickliga arbetare för att utföra mänskligt fokuserade uppgifter.

Automatiserad produktionslinje

Den består av en serie arbetsstationer anslutna med ett överföringssystem för att flytta delar mellan stationerna.

Det är ett exempel på fast automatisering, eftersom dessa linjer i allmänhet är inställda på långa produktionslöpningar.

Varje station är utformad för att utföra en specifik behandlingsoperation, så att delen eller produkten tillverkas steg för steg när den fortskrider längs linjen.

Vid normal linjedrift bearbetas en del vid varje station, så många delar bearbetas samtidigt, vilket ger en färdig del med varje cykel i linjen.

De olika operationerna som sker måste ordnas ordentligt och samordnas för att linjen ska fungera effektivt.

Moderna automatiserade linjer styrs av programmerbara logikregulatorer. Dessa kan utföra de typer av timing- och sekvensfunktioner som krävs för din operation.

referenser

1. Terry M. Brei (2018). Vad är industriell automatisering? Sure Controls Inc. Hämtad från: surecontrols.com.
2. Wikipedia, den fria encyklopedin (2018). Automatisering. Hämtad från: en.wikipedia.org.
3. Elektroteknik (2018). Vad är industriell automatisering - typer av industriell automatisering. Hämtad från: electronictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Vad är industriell automatisering? Hämtad från: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Applications Of Automation And Robotics. Hämtad från: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Industriell automatisering: en kort historik om tillverkningsapplikationer och det aktuella läget och framtidsutsikter. Cerasis. Hämtad från: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, ett tyskt exempel. Hämtad från: eagletechnologies.com.