TEOLLISUUSAUTOMAATIO: HISTORIA, OMINAISUUDET JA TYYPIT - TEKNIIKKA - 2026

Teollisuuden automaatio on käytetyn teknologian ohjausjärjestelmien, kuten tietokoneet, robotit ja tietotekniikka mahdollistaa automaattisen suorittamisen erilaisia prosesseja ja koneita teollisuuden, ilman ihmisen toimijoille.

Sillä pyritään korvaamaan ihmisen päätöksenteko ja manuaaliset komento-vastaustoiminnot koneellisten laitteiden ja loogisten ohjelmointikomentojen käytöllä.

Lähde: pixabay.com

Aikaisemmin automaation tarkoituksena oli lisätä tuottavuutta, koska automatisoidut järjestelmät voivat toimia 24 tuntia vuorokaudessa, ja vähentää ihmisten käyttäjiin liittyviä kustannuksia, kuten palkat ja etuudet.

Tämä automatisointi on saavutettu eri tavoin, kuten mekaanisilla, hydraulisilla, pneumaattisilla, sähköisillä, elektronisilla ja tietokonelaitteilla, jotka yleensä yhdistetään keskenään.

Teollisuusprosessien yleiskäyttöisiin ohjaimiin kuuluvat: ohjelmoitavat logiikkaohjaimet, itsenäiset I / O-moduulit ja tietokoneet.

Nykyinen tilanne

Viime aikoina teollisuusautomaatio on havainnut erilaisten teollisuudenalojen yhä suuremman hyväksynnän, koska sen valmistusprosessissa on valtavia etuja, kuten lisääntynyt tuottavuus, laatu, joustavuus ja turvallisuus alhaisilla kustannuksilla.

Sillä on myös etuja työvoiman säästöissä, sähkö- ja materiaalikustannuksissa sekä suuremmassa mittaustarkkuudessa.

Tärkeä suuntaus on tietokonenäkymän käytön lisääntyminen automaattisten tarkastustoimintojen aikaansaamiseksi. Toinen trendi on jatkuva robottien käytön lisääntyminen.

Teollisuusprosessien energiatehokkuudesta on tullut yksi tärkeimmistä painopisteistä.

Puolijohdeyritykset tarjoavat esimerkiksi 8-bittisiä mikrokontrollerisovelluksia, joita löytyy yleiskäyttöisistä pumpun ja moottorin säätimistä, energiankulutuksen vähentämiseksi ja siten tehokkuuden lisäämiseksi.

Maailmanpankin vuoden 2018 kehityskertomus osoittaa, että vaikka teollisuusautomaatio syrjäyttää työntekijät, innovaatio luo uusia toimialoja ja työpaikkoja.

Historia

Alusta lähtien teollisuusautomaatio on edistynyt huomattavasti toimissa, jotka aiemmin suoritettiin käsin.

Teollinen vallankumous

Ensimmäisten moottorien ja höyrykoneiden käyttöönotto loi uuden vaatimuksen automaattisille ohjausjärjestelmille, kuten lämpötilansäätimille ja paineensäätimille.

Vuonna 1771 keksittiin ensimmäinen täysin automatisoitu kehruutehdas, joka saa voiman hydraulisella voimalla. Vuonna 1785 kehitettiin automaattinen jauhomylly, josta tuli ensimmäinen täysin automatisoitu teollisuusprosessi.

Ford Motor

Vuonna 1913 Ford Motor Company esitteli autoteollisuuden kokoonpanolinjan, jota pidetään yhtenä automaattitekniikan edelläkävijöistä teollisuudessa.

Ennen sitä ammattitaitoisten ja ammattitaidottomien työntekijöiden ryhmä rakensi auton. Tuotannon automatisointi paransi Fordin tuotantosuhteita ja kasvatti sen voittoja.

Autojen kokoonpanolinja ja massatuotanto olivat ensimmäiset lajissaan maailmassa. Auton kokoonpanoaika lyhensi 12 tunnista autoa kohti noin puolitoista tuntiin.

Edistykset 1900-luvulla

Ohjaushuoneista tuli yleisiä 1920-luvulla. 1930-luvun alkuun saakka prosessinohjaus oli vain päällä / pois päältä.

Säätimet otettiin käyttöön 1930-luvulla, ja niillä oli kyky tehdä laskettuja muutoksia vastauksena poikkeamiin ohjauskuvasta.

Ohjaushuoneet käyttivät värikoodattuja valoja signaloidakseen kasvien työntekijöitä tekemään tiettyjä muutoksia manuaalisesti.

1930-luvulla Japani oli johtava komponenttien kehittämisessä. Ensimmäinen mikrokytkin, suojareleet ja erittäin tarkka sähköajastin kehitettiin.

Vuonna 1945 Japani aloitti teollisuuden jälleenrakennusohjelman. Ohjelma perustui uusiin tekniikoihin, toisin kuin vanha menetelmä, jota muu maailma käytti.

Japanista tuli maailman johtava teollisuusautomaatio. Autoyritykset, kuten Honda, Toyota ja Nissan, pystyivät tuottamaan lukuisia korkealaatuisia, luotettavia autoja.

ominaisuudet

Mekanisointi on tehtävän manuaalinen käyttö moottoroituja koneita käyttämällä, mutta riippuen ihmisen päätöksenteosta.

Automaatio on lisävaihe mekanisointiin, koska se korvaa ihmisen osallistumisen logiikkaohjelmointikomentojen ja voimakkaiden koneiden käyttöön.

Alemmat käyttökustannukset

Teollisuusautomaation avulla ihmisen työntekijään liittyvät loma-, terveydenhuolto- ja bonuskustannukset eliminoidaan. Samoin se ei vaadi muita etuuksia, joita työntekijöillä on, kuten eläketurvaa, bonuksia jne.

Vaikka se liittyy korkeisiin alkuperäisiin kustannuksiin, se säästää työntekijöiden kuukausipalkkaa, mikä johtaa huomattaviin säästöihin yritykselle.

Teollisuusautomaatioon käytettävien laitteiden ylläpitokustannukset ovat alhaisemmat, koska niillä ei ole taipumusta rikkoutua. Jos ne epäonnistuvat, vain IT- ja huoltoteknikkojen tulee korjata se.

Korkea tuottavuus

Vaikka monet yritykset palkkaavat satoja valmistajia pitämään laitosta kolmessa vuorossa enintään 24 tunnin ajan, se on silti suljettava lomien ja kunnossapidon vuoksi.

Teollisuusautomaatio täyttää yrityksen tavoitteen, jonka avulla tuotantolaitos voi toimia 24 tuntia vuorokaudessa, 7 päivää viikossa ja 365 päivää vuodessa. Tämä tuo merkittävän parannuksen organisaation tuottavuuteen.

Korkealaatuinen

Automaatio hoitaa ihmiseen liittyvän virheen. Lisäksi roboteilla ei ole minkään tyyppisiä ehtymiä, mikä johtaa tasalaatuisiin tuotteisiin, jopa valmistamalla niitä eri aikoina.

Suuri joustavuus

Jos kokoonpanolinjalle lisätään uusi tehtävä, ihmisoperaattorille vaaditaan koulutus.

Toisaalta robotit voidaan ohjelmoida tekemään kaikenlaista työtä. Tämä tekee valmistusprosessista joustavamman.

Suuri tietojen tarkkuus

Kerätyn automatisoidun tiedon avulla voit analysoida keskeisiä valmistustietoja näiden tietojen erittäin tarkkuudella vähentämällä kokoamiskustannuksia.

Tämä mahdollistaa oikeiden päätösten tekemisen prosessien parantamiseksi ja jätteiden vähentämiseksi.

Korkea turvallisuus

Teollisuusautomaatio voi tehdä tuotantolinjasta turvallisen työntekijöille toteuttamalla robotteja vaarallisten tilanteiden ohjaamiseksi.

Korkeat alkuperäiset kustannukset

Alkuinvestointi, joka liittyy siirtymiseen ihmisen tuotantolinjalta automaattiseen, on erittäin korkea.

Lisäksi työntekijöiden kouluttaminen käyttämään tätä hienostunutta uutta laitetta aiheuttaa huomattavia kustannuksia.

Tyypit

Kiinteä automaatio

Sitä käytetään toistuvien ja kiinteiden toimintojen suorittamiseen korkeiden tuotantosuhteiden saavuttamiseksi.

Palkkaa erityisryhmä automatisoimaan kiinteiden sekvenssien prosessit tai kokoonpanotoimet. Toimintajärjestys määräytyy laitteiston konfiguraation avulla.

Ohjelmoidut komennot sisältyvät koneisiin hammaspyörien, johdotusten ja muiden laitteiden muodossa, joita ei voida helposti vaihtaa tuotteesta toiseen.

Tälle automaatiomuodolle on ominaista korkea alkuinvestointi ja korkeat tuotantosuhteet. Siksi se sopii tuotteille, joita valmistetaan suurina määrinä.

Ohjelmoitava automaatio

Se on eräiden tuotteiden automaattisen valmistuksen automaatiomuoto. Tuotteita valmistetaan erissä, jotka vaihtelevat useista kymmenistä useisiin tuhansiin yksiköihin kerrallaan.

Jokaiselle uudelle erälle tuotantolaitteet on ohjelmoitava uutta tuotetyyppiä varten. Tämä uudelleenohjelmointi vaatii aikaa, jolloin ei-tuottava ajanjakso seuraa tuotantosuunnan kullekin erälle.

Tuotantosuhteet ovat yleensä alhaisemmat kuin kiinteässä automaatiossa, koska laitteet on suunniteltu helpottamaan tuotteiden vaihtoa sen sijaan, että niillä olisi erikoistumista tuotteisiin.

Esimerkkejä tästä automaatiojärjestelmästä ovat numeerisesti ohjatut koneet, teollisuusrobotit, terästehtaat jne.

Joustava automaatio

Tämän järjestelmän mukana toimitetaan automaattinen ohjauslaite, joka tarjoaa suuren joustavuuden muutosten tekemiseen jokaiselle tuotteelle. Se on ohjelmoitavan automaation jatke.

Ohjelmoitavan automaation haittapuoli on aika, joka tarvitaan tuotantolaitteiden ohjelmointiin jokaiselle uudelle tuoteerälle. Tämä on menetetty tuotantoaika, mikä on kallista.

Joustavassa automaatiossa ohjelmointi tapahtuu nopeasti ja automaattisesti tietokonepäätteellä ilman, että sinun tarvitsee käyttää tuotantolaitteita sellaisenaan.

Nämä muutokset tehdään ohjeilla, jotka ihmisten toimijat antavat koodeina.

Sen vuoksi tuotteita ei ole tarpeen ryhmitellä eriin. Eri tuotteiden seosta voidaan valmistaa peräkkäin.

Sovellukset

Teollisuus 4.0

Teollisuusautomaation nousu liittyy suoraan "neljänteen teolliseen vallankumoukseen", joka tunnetaan paremmin nimellä Teollisuus 4.0. Alkuperäinen Saksasta, teollisuus 4.0 käsittää lukuisia laitteita, konsepteja ja koneita.

Teollisuus 4.0 toimii teollisen esineiden Internetin kanssa, joka integroi täydellisesti Internetissä olevia fyysisiä esineitä täydellisesti virtuaalisen esityksen kautta ja liitettävien ohjelmistojen / laitteistojen kanssa tuotantomenetelmien parantamiseksi.

Näiden uusien tekniikoiden avulla on mahdollista luoda älykkäämpi, turvallisempi ja edistyneempi valmistus. Se avaa entistä luotettavamman, johdonmukaisemman ja tehokkaamman valmistusalustan.

Teollisuus 4.0 kattaa monia valmistusalueita ja jatkaa niin edelleen ajan myötä.

Teollinen robottiikka

Teollisuusrobotiikka on teollisuusautomaation haara, joka auttaa erilaisissa valmistusprosesseissa, kuten työstö, hitsaus, maalaus, kokoonpano ja materiaalinkäsittely.

Teollisuusrobotit käyttävät erilaisia ​​mekaanisia, sähköisiä ja ohjelmistojärjestelmiä korkean tarkkuuden ja nopeuden mahdollistamiseksi, mikä ylittää huomattavasti ihmisen suorituskyvyn.

Näitä järjestelmiä kunnostettiin ja parannettiin siihen pisteeseen, että yksi robotti voi ajaa 24 tuntia vuorokaudessa ilman vähän huoltoa tai ilman huoltoa. Vuonna 1997 käytössä oli 700 000 teollisuusrobotia, niiden määrä on noussut 1,8 miljoonaan vuonna 2017.

Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet

Teollisuusautomaatio sisältää ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC) valmistusprosessiin. Ne käyttävät prosessointijärjestelmää, jonka avulla voit muuttaa tulo- ja lähtöohjauksia yksinkertaisella ohjelmoinnilla.

PLC voi vastaanottaa erilaisia ​​tuloja ja palauttaa erilaisia ​​logiikkauloksia. Syöttölaitteet ovat antureita ja lähtölaitteet ovat moottoreita, venttiilejä jne.

PLC: t ovat samanlaisia ​​kuin tietokoneet. Vaikka tietokoneet on kuitenkin optimoitu laskelmia varten, PLC: t on optimoitu ohjaustehtäviä ja käyttöä varten teollisuusympäristöissä.

Ne on rakennettu siten, että tärinän, korkeiden lämpötilojen, kosteuden ja melun käsittelemiseen tarvitaan vain perustiedot logiikkaan perustuvasta ohjelmoinnista.

Suurin etu, jota PLC tarjoaa, on niiden joustavuus. He voivat käyttää useita erilaisia ​​ohjausjärjestelmiä. Niiden vuoksi järjestelmän joustaminen ohjausjärjestelmän vaihtamiseksi on tarpeetonta. Tämä joustavuus tekee niistä kannattavia monimutkaisissa ja monimuotoisissa järjestelmissä.

esimerkit

Autoteollisuudessa mäntä asennettiin moottoriin aiemmin manuaalisesti, virhemäärä oli 1–1,6%. Tällä hetkellä sama tehtävä suoritetaan automatisoidulla koneella, jonka virhetaso on 0,0001%.

Keinotekoista älykkyyttä (AI) käytetään robotiikan kanssa automaattisten merkintöjen tekemiseen, käyttämällä robottivarret automaattisina etikettien levittiminä ja AI tunnistettavien tuotteiden havaitsemiseksi.

Automaatio Audiissä

Saksan Audin tehtaalla robottien lukumäärä on melkein yhtä suuri kuin 800 työntekijää. He tekevät suurimman osan raskaasta nostamisesta, samoin kuin mahdollisesti vaarallisesta hitsauksesta, sekä työlästi toistuvista testauksista.

Audi automaation etuina ovat huomattavasti korkeampi tuottavuus ja alhaisemmat vaatimukset ammattitaidottomille työntekijöille.

Audiissa käytettävät robotit eivät vain huolehdi kouluttamattomien työntekijöiden aikaisemmin suorittamasta vaarallisesta työstä, vaan myös keräävät runsaasti tietoa, jota voidaan analysoida ja käyttää tehtaan toiminnan parantamiseksi.

On kuitenkin edelleen tehtäviä, joita robotit eivät voi suorittaa, ja ihmiset ovat paremmin varusteltuja käsittelemään.

Vastaamalla vaarallisimpiin tehtäviin ja parantamalla näiden tehtävien tehokkuutta ja tuottavuutta, Audi voi houkutella korkeammin koulutettuja ja ammattitaitoisia työntekijöitä suorittamaan ihmiskeskeisiä tehtäviä.

Automatisoitu tuotantolinja

Se koostuu sarjasta työasemia, jotka on kytketty siirtojärjestelmällä osien siirtämiseksi asemien välillä.

Se on esimerkki kiinteästä automaatiosta, koska nämä linjat on yleensä asetettu pitkille tuotantosarjoille.

Jokainen asema on suunniteltu suorittamaan tietty käsittelyprosessi siten, että osa tai tuote valmistetaan askel askeleelta, kun se etenee linjaa pitkin.

Normaalissa linjakäytössä yksi osa prosessoidaan jokaisella asemalla, joten useita osia prosessoidaan samanaikaisesti, jolloin lopullinen osa muodostuu jokaisella linjan jaksolla.

Eri tapahtuvat toiminnot on järjestettävä ja koordinoitava oikein, jotta linja toimii tehokkaasti.

Nykyaikaisia ​​automatisoituja linjoja ohjataan ohjelmoitavilla logiikkaohjaimilla. Ne voivat suorittaa toiminnallesi tarvittavat ajoitus- ja sekvensointitoiminnot.

Viitteet

1. Terry M. Brei (2018). Mikä on teollisuusautomaatio? Sure Controls Inc. Otettu: surecontrols.com.
2. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2018). Automaatio. Kuvannut: en.wikipedia.org.
3. Sähkötekniikka (2018). Mikä on teollisuusautomaatio - teollisuuden automaation tyypit. Kuvannut: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Mikä on teollisuusautomaatio? Otettu: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Automaatio- ja robottisovellukset. Otettu: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Teollisuusautomaatio: Lyhyt historia valmistussovelluksesta, nykytila ​​ja tulevaisuuden näkymät. Cerasis. Ostettu: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, saksalainen esimerkki. Otettu: eagletechnologies.com.