Sejarah automasi industri, ciri, jenis dan aplikasi



The automasi perindustrian adalah teknologi yang digunakan oleh sistem kawalan seperti komputer, robot dan teknologi maklumat untuk membolehkan pelaksanaan automatik proses yang berbeza dan mesin dalam industri, tanpa memerlukan pengendali manusia.

Ia bertujuan untuk menggantikan keputusan pembuatan manusia dan aktiviti-aktiviti manual arahan-tindak balas dengan penggunaan peralatan mekanikal dan arahan pengaturcaraan logik.

Sebelum ini, tujuan automasi adalah untuk meningkatkan produktiviti, kerana sistem automatik boleh beroperasi 24 jam sehari, dan mengurangkan kos yang berkaitan dengan pengendali manusia, seperti gaji dan faedah..

Automasi ini telah dicapai dengan pelbagai cara, seperti mekanikal, hidraulik, pneumatik, elektrik, elektronik dan peranti komputer, umumnya digabungkan antara satu sama lain.

Di antara pengawal tujuan umum untuk proses perindustrian ialah: pengawal logik boleh atur, modul I / O bebas dan komputer.

Indeks

  • 1 Keadaan semasa
  • 2 Sejarah
    • 2.1 Revolusi Perindustrian
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Kemajuan dalam abad ke-20
  • 3 Ciri-ciri
    • 3.1 Kos operasi yang lebih rendah
    • 3.2 Produktiviti tinggi
    • 3.3 Kualiti tinggi
    • 3.4 Kelentangan tinggi
    • 3.5 Ketepatan maklumat yang tinggi
    • 3.6 Keselamatan yang tinggi
    • 3.7 Kos permulaan yang tinggi
  • 4 jenis
    • 4.1 Automatik tetap
    • 4.2 Automasi yang boleh diprogram
    • 4.3 Automasi yang fleksibel
  • 5 Aplikasi
    • 5.1 Industri 4.0
    • 5.2 Robotik industri
    • 5.3 Pengawal logik boleh diprogram
  • 6 Contoh
    • 6.1 Automasi dalam Audi
    • 6.2 Barisan pengeluaran automatik
  • 7 Rujukan

Keadaan semasa

Baru-baru ini, automasi industri telah menemui peningkatan penerimaan oleh pelbagai jenis industri, berikutan manfaatnya yang besar dalam proses pembuatan, seperti peningkatan produktiviti, kualiti, fleksibiliti dan keselamatan pada kos yang rendah..

Ia juga mempunyai faedah dalam penjimatan buruh, dalam kos elektrik dan kos bahan, serta ketepatan yang lebih besar dalam pengukuran.

Trend penting adalah penggunaan visi buatan yang lebih besar untuk menyediakan fungsi pemeriksaan automatik. Trend lain adalah peningkatan berterusan dalam penggunaan robot.

Kecekapan tenaga dalam proses perindustrian kini menjadi salah satu keutamaan tertinggi.

Sebagai contoh, syarikat semikonduktor menawarkan aplikasi mikropengawal 8-bit, yang terdapat di dalam kawalan umum dan kawalan pam, untuk mengurangkan penggunaan kuasa dan dengan itu meningkatkan kecekapan.

Laporan Pembangunan Dunia Bank Dunia 2018 menunjukkan bukti bahawa walaupun automasi perindustrian memindahkan pekerja, inovasi mencipta industri dan pekerjaan baru.

Sejarah

Sejak penubuhannya, automasi perindustrian telah membuat kemajuan besar antara aktiviti yang sebelum ini dilakukan secara manual.

Revolusi Perindustrian

Pengenalan enjin pertama dan enjin stim mewujudkan keperluan baru untuk sistem kawalan automatik, seperti pengawal selia suhu dan pengawal selia tekanan.

Pada tahun 1771 kilang berputar sepenuhnya automatik sepenuhnya dicipta, dikuasakan oleh kuasa hidraulik. Pada tahun 1785 kilang tepung automatik telah dibangunkan, menjadi proses perindustrian automatik sepenuhnya pertama.

Ford Motor

Pada tahun 1913, Ford Motor Company memperkenalkan barisan pemasangan pengeluaran kereta ini sebagai salah satu jenis perintis automasi dalam pembuatan.

Sebelum itu, kereta telah dibina oleh sekumpulan pekerja mahir dan tidak mahir. Automasi pengeluaran meningkatkan kadar pengeluaran Ford dan peningkatan keuntungan.

Barisan pemasangan dan pengeluaran besar-besaran kereta adalah yang pertama seumpamanya di seluruh dunia. Mengurangkan masa pemasangan kereta dari 12 jam setiap kereta kepada kira-kira satu jam setengah.

Kemajuan di abad ke-20

Bilik kawalan menjadi biasa pada tahun 1920. Sehingga awal tahun 1930-an, kawalan proses hanya hidup / mati.

Pada tahun 1930-an pengendali mula diperkenalkan, dengan keupayaan untuk membuat perubahan dikira sebagai tindak balas kepada penyimpangan dari angka kawalan.

Bilik kawalan menggunakan lampu warna berkod untuk menghantar isyarat kepada pekerja tumbuhan untuk membuat perubahan tertentu secara manual.

Semasa tahun 1930-an, Jepun menjadi pemimpin dalam pembangunan komponen. Suis mikro pertama, geganti perlindungan dan pemasa elektrik berketepatan tinggi telah dibangunkan.

Pada tahun 1945, Jepun memulakan program pembinaan semula perindustrian. Program ini berdasarkan pada teknologi baru, tidak seperti kaedah kuno yang digunakan oleh seluruh dunia.

Jepun menjadi pemimpin dunia dalam automasi perindustrian. Syarikat-syarikat kereta seperti Honda, Toyota dan Nissan boleh menghasilkan banyak kereta yang boleh dipercayai dan bermutu tinggi.

Ciri-ciri

Mekanisasi adalah operasi manual tugas menggunakan jentera bermotor, tetapi bergantung kepada pembuatan keputusan manusia.

Automasi merupakan satu langkah tambahan untuk mekanisasi, kerana ia menggantikan penyertaan manusia dengan penggunaan perintah pengaturcaraan logik dan jentera berkuasa.

Kos operasi yang lebih rendah

Dengan automasi perindustrian, kos percutian, rawatan perubatan dan bonus yang dikaitkan dengan pekerja manusia dihapuskan. Begitu juga, ia tidak memerlukan manfaat lain yang dimiliki oleh pekerja, seperti liputan pencen, bonus, dll..

Walaupun ia berkaitan dengan kos awal yang tinggi, ia menjimatkan gaji bulanan para pekerja, yang membawa kepada penjimatan besar bagi syarikat..

Kos penyelenggaraan yang dikaitkan dengan peralatan yang digunakan untuk automasi perindustrian adalah lebih rendah, kerana ia biasanya tidak pecah. Jika mereka gagal, hanya jurutera komputer dan penyelenggaraan perlu memperbaikinya.

Produktiviti yang tinggi

Walaupun banyak syarikat sewa beratus-ratus orang dari kilang untuk beroperasi tiga syif selama maksimum 24 jam, ini masih perlu ditutup untuk bercuti dan penyelenggaraan.

Automasi industri memenuhi objektif syarikat, membolehkan kilang beroperasi selama 24 jam sehari, 7 hari seminggu dan 365 hari setahun. Ini membawa peningkatan ketara dalam produktiviti organisasi.

Berkualiti tinggi

Automasi mengutarakan ralat berkaitan dengan manusia. Di samping itu, robot tidak mempunyai apa-apa jenis keletihan, menghasilkan produk yang berkualiti seragam, walaupun pembuatan pada masa yang berlainan.

Fleksibiliti yang tinggi

Sekiranya tugas baru ditambah ke barisan pemasangan, ia akan diperlukan untuk pengendali manusia latihan.

Sebaliknya, robot boleh diprogramkan untuk melakukan apa-apa jenis kerja. Ini menjadikan proses pembuatan lebih fleksibel.

Ketepatan maklumat yang tinggi

Data automatik yang dikumpul membolehkan untuk menganalisis maklumat perkilangan utama, dengan ketepatan data yang tinggi, mengurangkan kos penyusunannya.

Ini membolehkan untuk membuat keputusan yang betul apabila cuba memperbaiki proses dan mengurangkan sisa.

Keselamatan yang tinggi

Automasi industri boleh membuat barisan pengeluaran selamat untuk pekerja dengan menggunakan robot untuk menggerakkan situasi berbahaya.

Kos permulaan yang tinggi

Pelaburan awal yang dikaitkan dengan perubahan dari barisan pengeluaran manusia kepada yang automatik adalah sangat tinggi.

Di samping itu, latihan pekerja untuk mengendalikan peralatan baru yang canggih ini melibatkan kos yang besar.

Jenis

Automatik tetap

Ia digunakan untuk melaksanakan operasi berulang dan tetap untuk mencapai kadar pengeluaran yang tinggi.

Ia menggunakan peralatan tujuan tertentu untuk mengautomasikan proses urutan tetap atau operasi pemasangan. Urutan operasi ditentukan oleh konfigurasi peralatan.

Perintah yang diprogramkan terkandung dalam mesin dalam bentuk gear, pendawaian dan perkakasan lain yang tidak dapat diubah dengan mudah dari satu produk ke yang lain.

Bentuk automasi ini dicirikan oleh pelaburan permulaan yang tinggi dan kadar pengeluaran yang tinggi. Oleh itu, ia sesuai untuk produk yang dibuat dalam jumlah besar.

Automasi yang boleh diprogramkan

Ia adalah satu bentuk automasi untuk pembuatan produk dalam batch. Produk ini dihasilkan dalam kelompok yang terdiri daripada beberapa berpuluh-puluh hingga beberapa ribu unit pada satu masa.

Bagi setiap kelompok baru, peralatan pengeluaran mesti diprogram semula untuk menyesuaikannya dengan jenis produk baru. Pengaturcaraan semula ini memerlukan masa, yang mempunyai tempoh masa yang tidak produktif diikuti dengan jangka masa pengeluaran untuk setiap batch.

Kadar pengeluaran secara amnya lebih rendah daripada dalam automasi tetap, kerana peralatan itu direka untuk memudahkan perubahan produk, dan bukannya mempunyai pengkhususan produk.

Contoh sistem automasi ini adalah mesin dikawal berangka, robot industri, kilang keluli, dan lain-lain..

Automasi yang fleksibel

Dengan sistem ini, peralatan kawalan automatik disediakan, yang memberikan kelenturan yang besar untuk membuat perubahan bagi setiap produk. Ia adalah lanjutan daripada automasi boleh diprogram.

Kelemahan automasi boleh diprogramkan adalah masa yang diperlukan untuk memprogram semula peralatan pengeluaran bagi setiap kumpulan produk baru. Ini kehilangan masa pengeluaran, yang mahal.

Dalam automasi fleksibel, reprogramming dilakukan dengan cepat dan secara automatik di terminal komputer, tanpa perlu menggunakan peralatan pengeluaran seperti itu.

Perubahan ini dibuat melalui arahan yang diberikan dalam bentuk kod oleh pengendali manusia.

Oleh itu, tidak perlu mengelompokkan produk dalam kelompok. Ia boleh menghasilkan campuran produk yang berbeza, satu demi satu.

Permohonan

Industri 4.0

Peningkatan automasi perindustrian secara langsung berkaitan dengan "revolusi perindustrian keempat", yang lebih dikenali sebagai Industri 4.0. Asalnya dari Jerman, Industri 4.0 merangkumi pelbagai peranti, konsep dan mesin.

Industri 4.0 kerja-kerja dengan Internet perindustrian perkara, yang merupakan integrasi yang lancar pelbagai objek fizikal di Internet, melalui perwakilan maya, dan perisian / perkakasan untuk menyambung supaya anda boleh menambah penambahbaikan dalam proses pembuatan.

Mampu mencipta pembuatan yang lebih bijak, selamat dan lebih maju mungkin dengan teknologi baru ini. Buka platform perkilangan yang lebih dipercayai, konsisten dan cekap daripada sebelum ini.

Industri 4.0 merangkumi banyak bidang pembuatan dan akan terus berbuat demikian selewat-lewatnya masa.

Robotik industri

Robotik industri adalah cawangan automasi perindustrian yang membantu dalam proses pembuatan yang berbeza, seperti pemesinan, kimpalan, lukisan, pemasangan dan pengendalian bahan.

Robot perindustrian menggunakan pelbagai sistem mekanikal, elektrik dan perisian untuk membolehkan ketepatan dan kelajuan tinggi, yang jauh melebihi prestasi manusia.

Sistem ini telah disemak semula dan bertambah baik sehingga robot tunggal dapat beroperasi 24 jam sehari dengan sedikit atau tiada penyelenggaraan. Pada tahun 1997 terdapat 700,000 robot industri digunakan, jumlahnya telah meningkat kepada 1.8 juta pada tahun 2017.

Pengawal logik boleh atur

Automasi industri menggabungkan pengawal logik boleh diprogram (PLC) dalam proses pembuatan. Ini menggunakan sistem pemprosesan yang membolehkan untuk mengubah kawalan input dan output dengan cara pengaturcaraan yang mudah.

PLC boleh menerima pelbagai input dan mengembalikan pelbagai output logik. Peranti input adalah sensor dan peranti output adalah motor, injap, dan lain-lain..

PLC adalah serupa dengan komputer. Bagaimanapun, walaupun komputer dioptimumkan untuk pengiraan, PLC dioptimumkan untuk tugas kawalan dan digunakan dalam persekitaran perindustrian.

Mereka dibina sedemikian rupa sehingga hanya pengetahuan dasar pengaturcaraan berdasarkan logik diperlukan untuk mengendalikan getaran, suhu tinggi, kelembapan dan bunyi bising.

Kelebihan terbesar yang ditawarkan oleh PLC adalah kelonggaran mereka. Mereka boleh mengendalikan pelbagai sistem kawalan yang berbeza. Mereka membuatnya tidak perlu untuk mengubah sistem untuk mengubah sistem kawalan. Kelenturan ini menjadikan mereka menguntungkan untuk sistem yang rumit dan pelbagai.

Contohnya

Dalam industri automotif, pemasangan piston dalam enjin telah dijalankan secara manual, dengan kadar ralat 1-1.6%. Pada masa ini, tugas yang sama ini dilakukan dengan mesin automatik, mempunyai kadar ralat 0.0001%.

Kecerdasan buatan (AI) digunakan dengan robotik untuk membuat pelabelan automatik, menggunakan senjata robot sebagai aplikator label automatik, dan AI untuk mengesan produk yang akan dilabel.

Automasi di Audi

Di kilang Audi di Jerman, jumlah robot hampir sama dengan 800 pekerja. Mereka melakukan kebanyakan kerja berat, serta kimpalan berpotensi berbahaya, seperti ujian berulang-ulang yang berulang.

Antara manfaat automasi di Audi adalah produktiviti yang lebih tinggi dan keperluan yang lebih rendah bagi pekerja tanpa latihan.

Robot yang digunakan pada Audi bukan sahaja bertanggungjawab terhadap kerja berbahaya yang pernah dilakukan oleh pekerja yang tidak terlatih sebelum ini, tetapi juga mengumpul sejumlah besar data yang boleh dianalisis dan digunakan untuk meningkatkan operasi kilang.

Walau bagaimanapun, masih ada tugas yang robot tidak dapat melaksanakan dan manusia lebih bersedia untuk mengendalikannya.

Dengan mengambil tugas-tugas yang paling berbahaya dan meningkatkan kecekapan dan produktiviti tugas-tugas tersebut, Audi dapat menarik lebih ramai pekerja yang terlatih dan khusus untuk melaksanakan tugas yang difokuskan pada manusia.

Barisan pengeluaran automatik

Ia terdiri daripada satu siri stesen kerja yang disambungkan oleh sistem pemindahan untuk memindahkan bahagian di antara stesen.

Ini adalah contoh automasi tetap, kerana garis-garis ini biasanya dikonfigurasikan untuk jangka panjang pengeluaran.

Setiap stesen direka untuk melakukan operasi pemprosesan tertentu, supaya sekeping atau produk dibuat langkah demi langkah, ketika ia bergerak sepanjang jalur.

Dalam operasi biasa garisan, sekeping diproses di setiap stesen, supaya banyak kepingan diproses secara serentak, menghasilkan sepotong siap dengan setiap kitaran garisan.

Pelbagai operasi yang berlaku mesti disusun dan diselaraskan dengan betul supaya garis berfungsi dengan cekap.

Talian automatik moden dikendalikan oleh pengawal logik boleh atur. Ini boleh melakukan jenis fungsi masa dan penjujukan yang diperlukan untuk operasi mereka.

Rujukan

  1. Terry M. Brei (2018). Apa itu Automasi Perindustrian? Sure Controls Inc. Diambil daripada: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, ensiklopedia percuma (2018). Automasi Diambil dari: en.wikipedia.org.
  3. Teknologi Elektrik (2018). Apakah Automasi Perindustrian? Jenis-jenis Automasi Perindustrian. Diambil dari: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Apa itu Automasi Perindustrian? Diambil dari: unitronicsplc.com.
  5. Ensiklopedia Britannica (2018). Aplikasi Automasi Dan Robotik. Diambil dari: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Automasi Industri: Sejarah Ringkas Aplikasi Pembuatan & Tinjauan Negeri dan Masa Depan Semasa. Cerasis Diambil dari: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Automasi Kilang, untuk Contoh Jerman. Diambil dari: eagletechnologies.com.