Geschiedenis, kenmerken, types en toepassingen van industriële automatisering



de industriële automatisering is de technologie die wordt gebruikt, via controlesystemen zoals computers, robots en informatietechnologieën, om de automatische werking van verschillende machines en processen in een industrie mogelijk te maken, zonder dat er menselijke operators nodig zijn.

Het is bedoeld om de besluitvorming van mensen en de handmatige activiteiten van command-response te vervangen door het gebruik van gemechaniseerde apparatuur en logische programmeeropdrachten..

Eerder was het doel van automatisering de productiviteit te verhogen, aangezien geautomatiseerde systemen 24 uur per dag kunnen werken en de kosten van menselijke operators, zoals salarissen en voordelen, kunnen verlagen..

Deze automatisering is bereikt op verschillende manieren, zoals mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische, elektronische en computerapparatuur, over het algemeen gecombineerd met elkaar.

Onder de general purpose controllers voor industriële processen bevinden zich: programmeerbare logische controllers, onafhankelijke I / O-modules en computers.

index

  • 1 Huidige situatie
  • 2 Geschiedenis
    • 2.1 Industriële revolutie
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Vooruitgang in de 20e eeuw
  • 3 kenmerken
    • 3.1 Lagere bedrijfskosten
    • 3.2 Hoge productiviteit
    • 3.3 Hoge kwaliteit
    • 3.4 Hoge flexibiliteit
    • 3.5 Hoge nauwkeurigheid van informatie
    • 3.6 Hoge beveiliging
    • 3.7 Hoge initiële kosten
  • 4 soorten
    • 4.1 Vaste automatisering
    • 4.2 Programmeerbare automatisering
    • 4.3 Flexibele automatisering
  • 5 Toepassingen
    • 5.1 Industrie 4.0
    • 5.2 Industriële robotica
    • 5.3 Programmeerbare logische controllers
  • 6 voorbeelden
    • 6.1 Automatisering in Audi
    • 6.2 Geautomatiseerde productielijn
  • 7 Referenties

Huidige situatie

Onlangs heeft industriële automatisering een toenemende acceptatie gekregen van verschillende soorten industrie, vanwege de enorme voordelen ervan in het productieproces, zoals hogere productiviteit, kwaliteit, flexibiliteit en veiligheid tegen lage kosten..

Het heeft ook voordelen op het gebied van arbeidsbesparingen, elektriciteitskosten en materiaalkosten, evenals een grotere nauwkeurigheid in metingen.

Een belangrijke trend is het grotere gebruik van kunstvisie om automatische inspectiefuncties te bieden. Een andere trend is de continue toename van het gebruik van robots.

Energie-efficiëntie in industriële processen is nu een van de hoogste prioriteiten geworden.

Semiconductor-bedrijven bieden bijvoorbeeld 8-bit microcontroller-toepassingen, te vinden in universele motor- en pompregelaars, om het stroomverbruik te verminderen en zo de efficiëntie te verhogen.

Het World Development Report 2018 van de Wereldbank toont aan dat hoewel industriële automatisering werknemers verplaatst, innovatie nieuwe industrieën en banen creëert.

geschiedenis

Sinds de oprichting heeft industriële automatisering grote vooruitgang geboekt tussen activiteiten die voorheen handmatig werden uitgevoerd.

Industriële revolutie

De introductie van de eerste motoren en de stoommachine creëerde een nieuwe vereiste voor automatische regelsystemen, zoals temperatuurregelaars en drukregelaars.

In 1771 werd de eerste volautomatische draaimolen uitgevonden, aangedreven door hydraulische kracht. In 1785 werd een automatische korenmolen ontwikkeld, die het eerste volledig geautomatiseerde industriële proces werd.

Ford Motor

In 1913 introduceerde Ford Motor Company een assemblagelijn voor de productie van auto's, die wordt beschouwd als een van de baanbrekende automatiseringsvormen in de maakindustrie.

Voordien werd een auto gebouwd door een team van geschoolde en ongeschoolde arbeiders. Automatisering van de productie verbeterde de productiecijfers van Ford en verhoogde de winst.

De assemblagelijn en massaproductie van auto's waren wereldwijd de eerste in zijn soort. Verlaagde de assemblagetijd van de auto van 12 uur per auto tot ongeveer anderhalf uur.

Vooruitgang in de 20e eeuw

Controlekamers werden gebruikelijk in de jaren 1920. Tot het begin van de jaren 1930 was de procesbesturing alleen aan / uit.

In de jaren 1930 werden de controllers geïntroduceerd, met de capaciteit om berekende wijzigingen aan te brengen in reactie op afwijkingen van een controlefiguur.

De controlekamers gebruiken gecodeerde kleurenverlichting om signalen naar fabrieksarbeiders te sturen om bepaalde wijzigingen handmatig aan te brengen.

Tijdens de jaren 1930 was Japan een leider in de ontwikkeling van componenten. De eerste microschakelaar, de beveiligingsrelais en de zeer nauwkeurige elektrische timer werden ontwikkeld.

In 1945 startte Japan een programma voor industriële reconstructie. Het programma was gebaseerd op nieuwe technologieën, in tegenstelling tot de verouderde methoden die de rest van de wereld gebruikte.

Japan werd de wereldleider in industriële automatisering. Autobedrijven zoals Honda, Toyota en Nissan kunnen tal van betrouwbare en hoogwaardige auto's produceren.

features

Mechanisatie is de handmatige bediening van een taak met behulp van gemotoriseerde machines, maar afhankelijk van menselijke besluitvorming.

Automatisering betekent een extra stap naar mechanisatie, aangezien het menselijke participatie vervangt door het gebruik van logische programmeeropdrachten en krachtige machines.

Lagere bedrijfskosten

Met industriële automatisering worden de kosten van vakanties, medische zorg en bonussen in verband met een menselijke werknemer geëlimineerd. Evenmin vereist het andere voordelen die werknemers hebben, zoals pensioendekking, bonussen, enz..

Hoewel het gerelateerd is aan hoge initiële kosten, bespaart het het maandsalaris van de werknemers, wat leidt tot aanzienlijke besparingen voor het bedrijf..

De onderhoudskosten die verbonden zijn aan de apparatuur die wordt gebruikt voor industriële automatisering, zijn lager, omdat ze meestal niet kapot gaan. Als ze falen, moeten alleen computer- en onderhoudsmonteurs het repareren.

Hoge productiviteit

Terwijl veel bedrijven honderden productiemensen inhuren om de fabriek drie ploegen te laten draaien gedurende maximaal 24 uur, moet deze nog steeds worden gesloten voor vakanties en onderhoud.

Industriële automatisering voldoet aan de doelstelling van een bedrijf, waardoor de fabriek 24 uur per dag, 7 dagen per week en 365 dagen per jaar kan werken. Dit brengt een aanzienlijke verbetering van de productiviteit van de organisatie met zich mee.

Hoge kwaliteit

De automatisering kalmeert de fout in verband met de mens. Bovendien hebben de robots geen uitputting, wat resulteert in producten van uniforme kwaliteit, zelfs op verschillende tijdstippen.

Hoge flexibiliteit

Als een nieuwe taak aan de assemblagelijn wordt toegevoegd, is deze vereist voor de menselijke operator van een training.

Aan de andere kant kunnen robots worden geprogrammeerd om elk soort werk te doen. Dit maakt het productieproces flexibeler.

Hoge nauwkeurigheid van informatie

De geautomatiseerde gegevens die worden verzameld, maken het mogelijk belangrijke productiegegevens te analyseren, met grote nauwkeurigheid van deze gegevens, waardoor de kosten van de compilatie worden verminderd.

Dit maakt het mogelijk om de juiste beslissingen te nemen bij het verbeteren van processen en het verminderen van verspilling.

Hoge beveiliging

Industriële automatisering kan de productielijn veilig voor werknemers maken door robots in te zetten om gevaarlijke situaties te manoeuvreren.

Hoge initiële kosten

De initiële investering in verband met de overstap van een menselijke productielijn naar een automatische productielijn is erg hoog.

Bovendien kost het trainen van werknemers om met deze geavanceerde nieuwe apparatuur om te gaan aanzienlijke kosten.

type

Vaste automatisering

Het wordt gebruikt om repetitieve en vaste bewerkingen uit te voeren om hoge productiesnelheden te bereiken.

Het maakt gebruik van apparatuur voor specifieke doeleinden om vaste volgordeprocessen of assemblagewerkzaamheden te automatiseren. De volgorde van bewerkingen wordt bepaald door de configuratie van de apparatuur.

De geprogrammeerde opdrachten bevinden zich in de machines in de vorm van tandwielen, bedrading en andere hardware die niet eenvoudig van het ene product naar het andere kunnen worden veranderd.

Deze vorm van automatisering wordt gekenmerkt door een hoge initiële investering en hoge productiesnelheden. Daarom is het geschikt voor producten die in grote volumes worden gemaakt.

Programmeerbare automatisering

Het is een vorm van automatisering voor de vervaardiging van producten in batches. De producten worden in series geproduceerd, variërend van enkele tientallen tot enkele duizenden stuks tegelijk.

Voor elke nieuwe batch moet de productie-uitrusting opnieuw worden geprogrammeerd om deze aan het nieuwe type product aan te passen. Deze herprogrammering vereist tijd, met een niet-productieve periode gevolgd door een productierun voor elke batch.

De productiesnelheden zijn over het algemeen lager dan bij vaste automatisering, omdat de apparatuur is ontworpen om de verandering van product te vergemakkelijken, in plaats van een specialisatie van het product te hebben.

Voorbeelden van dit automatiseringssysteem zijn numeriek bestuurde machines, industriële robots, staalfabrieken, enz..

Flexibele automatisering

Met dit systeem wordt een automatische besturingsapparatuur verschaft, die grote flexibiliteit biedt om de veranderingen voor elk product aan te brengen. Het is een uitbreiding van programmeerbare automatisering.

Het nadeel van programmeerbare automatisering is de tijd die nodig is om de productieapparatuur voor elke nieuwe batch product te herprogrammeren. Dit is verloren productietijd, wat duur is.

Bij flexibele automatisering wordt het herprogrammeren snel en automatisch uitgevoerd in een computerterminal, zonder dat u de productieapparatuur als zodanig hoeft te gebruiken.

Deze wijzigingen worden aangebracht door middel van instructies die door menselijke operators in de vorm van codes worden gegeven.

Daarom is het niet nodig om de producten in groepen te groeperen. Het kan een mix van verschillende producten produceren, de een na de ander.

toepassingen

Industrie 4.0

De opkomst van industriële automatisering houdt rechtstreeks verband met de "vierde industriële revolutie", beter bekend als Industrie 4.0. De industrie 4.0 komt oorspronkelijk uit Duitsland en bestrijkt talloze apparaten, concepten en machines.

Industry 4.0 werkt met het industriële internet der dingen, dat is de perfecte integratie van verschillende fysieke objecten op het internet, via een virtuele representatie en met software / hardware om verbinding te maken om verbeteringen aan te brengen in productieprocessen.

Het is mogelijk om met deze nieuwe technologieën een slimmere, veiligere en geavanceerdere productie te creëren. Open een betrouwbaarder, consistenter en efficiënter productieplatform dan voorheen.

Industrie 4.0 omvat vele productiegebieden en zal dit blijven doen naarmate de tijd verstrijkt.

Industriële robotica

Industriële robotica is een tak van industriële automatisering die helpt bij verschillende productieprocessen, zoals machinale bewerking, lassen, schilderen, assemblage en hantering van materialen.

Industriële robots gebruiken verschillende mechanische, elektrische en softwaresystemen om een ​​hoge precisie en snelheid mogelijk te maken, die de menselijke prestaties ver overtreft.

Deze systemen zijn zodanig aangepast en verbeterd dat een enkele robot 24 uur per dag kan werken met weinig of geen onderhoud. In 1997 waren er 700.000 industriële robots in gebruik, het aantal is toegenomen tot 1,8 miljoen in 2017.

Programmeerbare logische controllers

Industriële automatisering omvat programmeerbare logische controllers (PLC) in het fabricageproces. Deze gebruiken een verwerkingssysteem dat het mogelijk maakt om de invoer- en uitvoerregelingen te variëren door middel van een eenvoudige programmering.

Een PLC kan verschillende ingangen ontvangen en verschillende logische uitgangen terugsturen. De invoerapparaten zijn sensoren en de uitvoerapparaten zijn motoren, kleppen, enz..

PLC's zijn vergelijkbaar met computers. Hoewel computers zijn geoptimaliseerd voor berekeningen, zijn PLC's geoptimaliseerd voor besturingstaken en gebruik in industriële omgevingen.

Ze zijn zo geconstrueerd dat alleen een basiskennis van programmeren op basis van logica nodig is om met trillingen, hoge temperaturen, vochtigheid en geluid om te gaan..

Het grootste voordeel van PLC's is hun flexibiliteit. Ze kunnen verschillende besturingssystemen bedienen. Ze maken het overbodig om een ​​systeem opnieuw te bedraden om het besturingssysteem te wijzigen. Deze flexibiliteit maakt ze winstgevend voor complexe en gevarieerde systemen.

Voorbeelden

In de auto-industrie werd de installatie van zuigers in de motor handmatig uitgevoerd, met een foutmarge van 1-1,6%. Momenteel wordt dezelfde taak uitgevoerd met een geautomatiseerde machine met een foutenpercentage van 0,0001%.

Kunstmatige intelligentie (AI) wordt bij robotica gebruikt om automatisch labels te maken, met behulp van robotarmen als automatische labelapplicators en AI om de te etiketteren producten te detecteren.

Automatisering bij Audi

In de Audi-fabriek in Duitsland is het aantal robots bijna gelijk aan 800 werknemers. Ze doen het grootste deel van het zware werk, evenals potentieel gevaarlijke lassen, net als saai repetitieve tests.

Een van de voordelen van automatisering bij Audi is een veel hogere productiviteit en lagere vereisten voor werknemers zonder training.

De robots die bij Audi worden gebruikt, zijn niet alleen verantwoordelijk voor het gevaarlijke werk dat niet-opgeleide werknemers voorheen deden, maar verzamelden ook een grote hoeveelheid gegevens die kunnen worden geanalyseerd en gebruikt om de werking van de fabriek te verbeteren.

Er zijn echter nog steeds taken die robots niet kunnen uitvoeren en waarmee mensen beter voorbereid zijn.

Door de gevaarlijkste taken aan te nemen en de efficiëntie en productiviteit van die taken te verbeteren, kan Audi hoger opgeleide en gespecialiseerde werknemers aantrekken om taken uit te voeren die op de mens zijn gericht.

Geautomatiseerde productielijn

Het bestaat uit een reeks werkstations die zijn verbonden door een transfersysteem om delen tussen stations te verplaatsen.

Het is een voorbeeld van vaste automatisering, omdat deze lijnen meestal worden geconfigureerd voor lange productieruns.

Elk station is ontworpen om een ​​specifieke bewerking uit te voeren, zodat het stuk of product stapsgewijs wordt gemaakt, terwijl het langs de lijn beweegt.

In de normale werking van de lijn wordt een stuk verwerkt in elk station, zodat veel stukken tegelijkertijd worden verwerkt, waarbij een voltooid stuk wordt geproduceerd met elke cyclus van de lijn.

De verschillende bewerkingen die plaatsvinden, worden op volgorde gezet en op de juiste manier gecoördineerd, zodat de lijn efficiënt werkt.

Moderne geautomatiseerde lijnen worden bestuurd door programmeerbare logische controllers. Deze kunnen de soorten timing- en sequencing-functies uitvoeren die nodig zijn voor hun werking.

referenties

  1. Terry M. Brei (2018). Wat is industriële automatisering? Sure Controls Inc. Genomen uit: surecontrols.com.
  2. Wikipedia, de gratis encyclopedie (2018). Automation. Genomen uit: en.wikipedia.org.
  3. Elektrotechniek (2018). Wat is industriële automatisering | Soorten industriële automatisering. Genomen uit: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Wat is industriële automatisering? Genomen uit: unitronicsplc.com.
  5. Encyclopaedia Britannica (2018). Toepassingen van automatisering en robotica. Genomen uit: britannica.com.
  6. Adam Robinson (2014). Industrial Automation: een korte geschiedenis van de productie-applicatie en de huidige status en toekomstvooruitzichten. Cerasis. Genomen uit: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Fabrieksautomatisering, naar Duits voorbeeld. Genomen uit: eagletechnologies.com.