Das industrielle Automatisierung Es ist die Technologie, die über Steuerungssysteme wie Computer, Roboter und Informationstechnologien verwendet wird, um den automatischen Betrieb verschiedener Maschinen und Prozesse in einer Branche zu ermöglichen, ohne dass menschliche Bediener erforderlich sind.
Versucht, menschliche Entscheidungsfindung und manuelle Befehlsantwortaktivitäten durch die Verwendung mechanisierter Geräte und logischer Programmierbefehle zu ersetzen.
Bisher bestand der Zweck der Automatisierung darin, die Produktivität zu steigern, da automatisierte Systeme 24 Stunden am Tag arbeiten können und die mit menschlichen Bedienern verbundenen Kosten wie Gehälter und Sozialleistungen senken..
Diese Automatisierung wurde durch verschiedene Mittel erreicht, wie mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische, elektronische und Computergeräte, die im Allgemeinen miteinander kombiniert sind..
Allzwecksteuerungen für industrielle Prozesse umfassen: speicherprogrammierbare Steuerungen, unabhängige E / A-Module und Computer.
Artikelverzeichnis
In jüngster Zeit hat die industrielle Automatisierung aufgrund ihrer enormen Vorteile im Herstellungsprozess, wie z. B. höhere Produktivität, Qualität, Flexibilität und Sicherheit bei niedrigen Kosten, eine zunehmende Akzeptanz bei verschiedenen Industrietypen gefunden..
Dies hat auch Vorteile in Bezug auf Einsparungen bei Arbeitskräften, Stromkosten und Materialkosten sowie eine höhere Messgenauigkeit..
Ein wichtiger Trend ist der vermehrte Einsatz von Computer Vision zur Bereitstellung automatischer Inspektionsfunktionen. Ein weiterer Trend ist die kontinuierliche Zunahme des Einsatzes von Robotern.
Energieeffizienz in industriellen Prozessen ist mittlerweile zu einer der höchsten Prioritäten geworden.
Beispielsweise bieten Halbleiterunternehmen 8-Bit-Mikrocontroller-Anwendungen an, die in Allzweck-Pumpen- und Motorsteuerungen zu finden sind, um den Stromverbrauch zu senken und damit die Effizienz zu steigern..
Der Weltentwicklungsbericht 2018 der Weltbank zeigt, dass die industrielle Automatisierung zwar die Arbeitnehmer verdrängt, die Innovation jedoch neue Industrien und Arbeitsplätze schafft.
Seit ihrer Gründung hat die industrielle Automatisierung große Fortschritte bei Aktivitäten gemacht, die zuvor manuell durchgeführt wurden..
Die Einführung der ersten Motoren und der Dampfmaschine stellte eine neue Anforderung an automatische Steuerungssysteme wie Temperaturregler und Druckregler..
1771 wurde die erste vollautomatische Spinnerei mit Hydraulikkraft erfunden. 1785 wurde eine automatische Mühle entwickelt, die zum ersten vollautomatischen industriellen Prozess wurde.
Im Jahr 1913 führte die Ford Motor Company eine Montagelinie für die Automobilproduktion ein, die als eine der wegweisenden Arten der Automatisierung in der Fertigung gilt..
Zuvor wurde ein Auto von einem Team qualifizierter und ungelernter Arbeiter gebaut. Die Produktionsautomatisierung verbesserte die Produktionsraten von Ford und steigerte die Gewinne.
Das Fließband und die Massenproduktion von Automobilen waren weltweit die ersten ihrer Art. Die Montagezeit für Autos wurde von 12 Stunden pro Auto auf etwa anderthalb Stunden reduziert.
Kontrollräume wurden in den 1920er Jahren üblich. Bis in die frühen 1930er Jahre war die Prozesskontrolle nur ein- / ausgeschaltet.
Die Einführung von Controllern begann in den 1930er Jahren mit der Möglichkeit, berechnete Änderungen als Reaktion auf Abweichungen von einer Kontrollzahl vorzunehmen..
Kontrollräume verwendeten farbcodierte Lichter, um den Werksarbeitern zu signalisieren, bestimmte Änderungen manuell vorzunehmen.
In den 1930er Jahren war Japan führend in der Komponentenentwicklung. Der erste Mikroschalter, Schutzrelais und ein hochpräziser elektrischer Timer wurden entwickelt.
1945 begann Japan ein industrielles Wiederaufbauprogramm. Das Programm basierte auf neuen Technologien im Gegensatz zu den veralteten Methoden, die der Rest der Welt verwendete.
Japan wurde zum Weltmarktführer in der industriellen Automatisierung. Autofirmen wie Honda, Toyota und Nissan konnten zahlreiche hochwertige, zuverlässige Autos produzieren.
Mechanisierung ist die manuelle Bedienung einer Aufgabe mit motorisierten Maschinen, jedoch abhängig von menschlichen Entscheidungen.
Die Automatisierung stellt einen zusätzlichen Schritt zur Mechanisierung dar, da sie die Beteiligung des Menschen durch die Verwendung von logischen Programmierbefehlen und leistungsstarken Maschinen ersetzt..
Mit der industriellen Automatisierung entfallen die Urlaubs-, Gesundheits- und Bonuskosten, die mit einem menschlichen Arbeiter verbunden sind. Ebenso sind keine anderen Leistungen erforderlich, die Mitarbeiter haben, wie z. B. Rentenversicherung, Prämien usw..
Obwohl dies mit hohen Anschaffungskosten verbunden ist, spart es das monatliche Gehalt der Arbeitnehmer, was zu erheblichen Einsparungen für das Unternehmen führt.
Die Wartungskosten für Geräte für die industrielle Automatisierung sind geringer, da sie nicht zum Ausfall neigen. Wenn sie ausfallen, sollten sie nur von IT- und Wartungsingenieuren repariert werden.
Während viele Unternehmen Hunderte von Fertigungsmitarbeitern einstellen, um die Anlage maximal 24 Stunden lang in drei Schichten zu betreiben, muss sie wegen Urlaub und Wartung geschlossen bleiben..
Die industrielle Automatisierung erfüllt das Unternehmensziel und ermöglicht es der Produktionsanlage, 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und 365 Tage im Jahr zu arbeiten. Dies bringt eine signifikante Verbesserung der Produktivität der Organisation..
Die Automatisierung besänftigt Fehler im Zusammenhang mit Menschen. Darüber hinaus haben die Roboter keinerlei Erschöpfung, was zu Produkten von einheitlicher Qualität führt, selbst wenn sie zu unterschiedlichen Zeiten hergestellt werden..
Wenn am Fließband eine neue Aufgabe hinzugefügt wird, ist eine Schulung für den menschlichen Bediener erforderlich.
Andererseits können Roboter für jede Art von Arbeit programmiert werden. Dies macht den Herstellungsprozess flexibler..
Mit den automatisch erfassten Daten können Sie wichtige Fertigungsinformationen mit hoher Genauigkeit analysieren und so Ihre Kompilierungskosten senken.
Dies ermöglicht korrekte Entscheidungen, wenn versucht wird, Prozesse zu verbessern und Abfall zu reduzieren..
Industrielle Automatisierung kann die Produktionslinie für Arbeiter sicher machen, indem Roboter eingesetzt werden, um gefährliche Situationen zu manövrieren.
Die anfängliche Investition, die mit der Umstellung von einer menschlichen auf eine automatische Produktionslinie verbunden ist, ist sehr hoch.
Darüber hinaus ist die Schulung der Mitarbeiter für die Bedienung dieser hoch entwickelten neuen Geräte mit erheblichen Kosten verbunden..
Es wird verwendet, um sich wiederholende und feste Operationen auszuführen, um hohe Produktionsraten zu erzielen.
Verwenden Sie spezielle Geräte, um Prozesse mit fester Reihenfolge oder Montagevorgänge zu automatisieren. Die Reihenfolge der Vorgänge wird durch die Konfiguration des Geräts bestimmt.
Die programmierten Befehle sind in Form von Zahnrädern, Verkabelung und anderer Hardware in den Maschinen enthalten, die nicht einfach von einem Produkt zum anderen geändert werden können..
Diese Form der Automatisierung zeichnet sich durch hohe Anfangsinvestitionen und hohe Produktionsraten aus. Daher ist es für Produkte geeignet, die in großen Mengen hergestellt werden..
Es ist eine Form der Automatisierung für die Herstellung von Produkten in Chargen. Die Produkte werden in Chargen von mehreren Dutzend bis zu mehreren tausend Einheiten gleichzeitig hergestellt.
Für jede neue Charge muss die Produktionsausrüstung neu programmiert werden, um sie an den neuen Produkttyp anzupassen. Diese Neuprogrammierung erfordert Zeit mit einem unproduktiven Zeitraum, gefolgt von einem Produktionslauf für jede Charge..
Die Produktionsraten sind im Allgemeinen niedriger als bei der festen Automatisierung, da die Geräte so konzipiert sind, dass sie den Produktwechsel erleichtern, anstatt sich auf Produkte zu spezialisieren.
Beispiele für dieses Automatisierungssystem sind numerisch gesteuerte Maschinen, Industrieroboter, Stahlwalzwerke usw..
Mit diesem System wird eine automatische Steuerausrüstung bereitgestellt, die eine große Flexibilität bietet, um Änderungen für jedes Produkt vorzunehmen. Es ist eine Erweiterung der programmierbaren Automatisierung.
Der Nachteil der programmierbaren Automatisierung ist die Zeit, die erforderlich ist, um die Produktionsausrüstung für jede neue Produktcharge neu zu programmieren. Dies ist eine verlorene Produktionszeit, die teuer ist.
In der flexiblen Automatisierung erfolgt die Neuprogrammierung schnell und automatisch an einem Computerterminal, ohne dass Produktionsanlagen als solche verwendet werden müssen.
Diese Änderungen werden durch Anweisungen vorgenommen, die von menschlichen Bedienern in Form von Codes gegeben werden.
Folglich ist es nicht erforderlich, die Produkte in Chargen zu gruppieren. Eine Mischung verschiedener Produkte kann nacheinander hergestellt werden.
Der Aufstieg der industriellen Automatisierung steht in direktem Zusammenhang mit der „vierten industriellen Revolution“, besser bekannt als Industrie 4.0. Industrie 4.0 stammt aus Deutschland und umfasst zahlreiche Geräte, Konzepte und Maschinen.
Industrie 4.0 arbeitet mit dem industriellen Internet der Dinge, das die perfekte Integration verschiedener physischer Objekte im Internet durch eine virtuelle Darstellung darstellt, und mit Software / Hardware, um eine Verbindung herzustellen, um die Herstellungsprozesse zu verbessern.
Mit diesen neuen Technologien ist es möglich, eine intelligentere, sicherere und fortschrittlichere Fertigung zu schaffen. Öffnet eine zuverlässigere, konsistentere und effizientere Fertigungsplattform als zuvor.
Industrie 4.0 deckt viele Bereiche der Fertigung ab und wird dies auch im Laufe der Zeit tun.
Die Industrierobotik ist ein Zweig der industriellen Automatisierung, der bei verschiedenen Herstellungsprozessen wie Bearbeitung, Schweißen, Lackieren, Montage und Materialhandhabung hilft..
Industrieroboter verwenden verschiedene mechanische, elektrische und Softwaresysteme, um eine hohe Präzision und Geschwindigkeit zu ermöglichen, die jede menschliche Leistung weit übertrifft..
Diese Systeme wurden so überarbeitet und verbessert, dass ein einzelner Roboter 24 Stunden am Tag ohne oder mit nur geringer Wartung laufen kann. 1997 waren 700.000 Industrieroboter im Einsatz, 2017 sind es 1,8 Millionen.
Die industrielle Automatisierung integriert speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) in den Herstellungsprozess. Diese verwenden ein Verarbeitungssystem, mit dem Sie die Eingabe- und Ausgabesteuerung durch einfache Programmierung variieren können.
Eine SPS kann eine Vielzahl von Eingängen empfangen und eine Vielzahl von Logikausgängen zurückgeben. Die Eingabegeräte sind Sensoren und die Ausgabegeräte sind Motoren, Ventile usw..
SPS ähneln Computern. Während Computer für Berechnungen optimiert sind, sind SPS für Steuerungsaufgaben und den Einsatz in industriellen Umgebungen optimiert..
Sie sind so konstruiert, dass nur grundlegende logikbasierte Programmierkenntnisse erforderlich sind, um mit Vibrationen, hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und Geräuschen umzugehen.
Der größte Vorteil, den SPS bieten, ist ihre Flexibilität. Sie können eine Reihe verschiedener Steuerungssysteme bedienen. Sie machen eine Neuverkabelung eines Systems unnötig, um das Steuerungssystem zu ändern. Diese Flexibilität macht sie kostengünstig für komplexe und vielfältige Systeme.
In der Automobilindustrie erfolgte der Einbau der Kolben in den Motor üblicherweise manuell mit einer Fehlerquote von 1-1,6%. Derzeit wird dieselbe Aufgabe mit einer automatisierten Maschine mit einer Fehlerrate von 0,0001% ausgeführt.
Künstliche Intelligenz (KI) wird in der Robotik verwendet, um eine automatische Etikettierung durchzuführen, wobei Roboterarme als automatische Etikettierapplikatoren verwendet werden, und KI, um die zu etikettierenden Produkte zu erkennen.
Im Audi-Werk in Deutschland sind fast 800 Mitarbeiter beschäftigt. Sie erledigen den größten Teil des schweren Hebens sowie des potenziell gefährlichen Schweißens und mühsam wiederholter Tests.
Zu den Vorteilen der Automatisierung bei Audi zählen eine deutlich höhere Produktivität und ein geringerer Bedarf an ungelernten Arbeitskräften.
Die bei Audi eingesetzten Roboter bewältigen nicht nur die gefährlichen Arbeiten, die zuvor von ungeschulten Mitarbeitern ausgeführt wurden, sondern sammeln auch eine Fülle von Daten, die analysiert und zur Verbesserung des Fabrikbetriebs verwendet werden können.
Es gibt jedoch immer noch Aufgaben, die Roboter nicht ausführen können, und Menschen sind besser dafür gerüstet..
Durch die Übernahme der gefährlichsten Aufgaben und die Verbesserung der Effizienz und Produktivität dieser Aufgaben kann Audi hochqualifizierte und spezialisierte Mitarbeiter für menschenbezogene Aufgaben gewinnen..
Es besteht aus einer Reihe von Arbeitsstationen, die durch ein Transfersystem verbunden sind, um Teile zwischen den Stationen zu bewegen.
Dies ist ein Beispiel für eine feste Automatisierung, da diese Linien im Allgemeinen für lange Produktionsläufe konfiguriert sind.
Jede Station ist so konzipiert, dass sie einen bestimmten Verarbeitungsvorgang ausführt, sodass das Teil oder Produkt Schritt für Schritt hergestellt wird, während es entlang der Linie fortschreitet.
Im normalen Linienbetrieb wird an jeder Station ein Teil verarbeitet, so dass viele Teile gleichzeitig verarbeitet werden und mit jedem Zyklus der Linie ein fertiges Teil erzeugt wird..
Die verschiedenen Operationen, die stattfinden, müssen ordnungsgemäß sequenziert und koordiniert werden, damit die Leitung effizient funktioniert.
Moderne automatisierte Leitungen werden von speicherprogrammierbaren Steuerungen gesteuert. Diese können die für Ihren Betrieb erforderlichen Arten von Timing- und Sequenzierungsfunktionen ausführen..
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