Endüstriyel otomasyon: tarihçesi, özellikleri, çeşitleri ve uygulamaları
Endüstriyel otomasyon, bilgisayar, robot ve bilgi teknolojileri gibi kontrol sistemleri aracılığıyla, bir sektördeki farklı makinelerin ve işlemlerin, insan operatörlerine ihtiyaç duymadan otomatik olarak çalıştırılmasını sağlamak için kullanılan teknolojidir.
Mekanize ekipman kullanımı ve mantıksal programlama komutları ile insanların karar vermelerinin ve manuel komut-yanıt faaliyetlerinin yerine geçmeyi amaçlamaktadır.
Daha önce, otomasyon sistemleri günün 24 saati çalışabildiğinden ve maaşlar ve sosyal haklar gibi insan operatörleriyle ilgili maliyetleri azalttığından otomasyonun amacı verimliliği arttırmaktı.
Bu otomasyon, genellikle birbirleriyle kombine edilen mekanik, hidrolik, pnömatik, elektrikli, elektronik ve bilgisayar cihazları gibi çeşitli yollarla gerçekleştirildi.
Endüstriyel işlemler için genel amaçlı kontrolörler arasında: programlanabilir mantık kontrolörleri, bağımsız I / O modülleri ve bilgisayarlar.
Mevcut durum
Son zamanlarda, endüstriyel otomasyon, düşük maliyetlerle artan verimlilik, kalite, esneklik ve güvenlik gibi üretim sürecinde sağladığı büyük avantajlar nedeniyle, farklı endüstri türleri tarafından artan bir kabul görmüştür.
Ayrıca, işgücü tasarrufunda, elektrik maliyetlerinde ve malzeme maliyetlerinde ve ölçümlerde daha yüksek hassasiyette yararları vardır.
Önemli bir eğilim, otomatik muayene işlevlerini sağlamak için yapay görmenin daha fazla kullanılmasıdır. Diğer bir eğilim ise robot kullanımındaki sürekli artış.
Endüstriyel proseslerde enerji verimliliği artık en yüksek önceliklerden biri haline gelmiştir.
Örneğin, yarı iletken şirketler, güç tüketimini azaltmak ve böylece verimliliği artırmak için genel amaçlı motor ve pompa kontrollerinde bulunan 8 bitlik mikrodenetleyici uygulamaları sunar.
Dünya Bankası'nın 2018 Dünya Kalkınma Raporu, endüstriyel otomasyonun çalışanları yerinden etmesine rağmen, inovasyonun yeni endüstriler ve işler yarattığına dair kanıtlar göstermektedir.
tarih
Kuruluşundan bu yana, endüstriyel otomasyon daha önce manuel olarak gerçekleştirilen aktiviteler arasında büyük adımlar attı.
Sanayi Devrimi
İlk motorların ve buhar motorunun piyasaya sürülmesi, sıcaklık regülatörleri ve basınç regülatörleri gibi otomatik kontrol sistemleri için yeni bir gereksinim yarattı.
1771 yılında ilk tam otomatik iplik fabrikası, hidrolik güç ile icat edildi. 1785 yılında, ilk tamamen otomatik endüstriyel işlem haline gelen otomatik bir un değirmeni geliştirilmiştir.
Ford Motor
1913 yılında, Ford Motor Company, imalat endüstrisinde öncü otomasyon türlerinden biri olarak kabul edilen otomobil üretimi için bir montaj hattı başlattı.
Bundan önce, bir vasıflı ve vasıfsız işçilerden oluşan bir ekip tarafından bir araba yapıldı. Üretim otomasyonu, Ford'un üretim oranlarını arttırdı ve karını artırdı.
Montaj hattı ve otomobillerin seri üretimi, dünya çapında türünün ilk örneğidir. Otomobilin montaj süresini araç başına 12 saatten yaklaşık bir buçuk saate düşürdüm.
20. yüzyıldaki gelişmeler
Kontrol odaları 1920'lerde yaygınlaştı, 1930'ların başına kadar süreç kontrolü sadece açık / kapalı idi.
1930'larda, bir kontrol rakamından sapmalara karşılık olarak hesaplanan değişiklikler yapma kapasitesine sahip kontrolörler tanıtılmaya başlandı.
Kontrol odaları, fabrika işçilerine manuel olarak belirli değişiklikler yapmak için sinyal göndermek için renkli ışıklar kullandı.
1930'larda, Japonya bileşenlerin geliştirilmesinde bir liderdi. İlk mikro anahtar, koruma röleleri ve yüksek hassasiyetli elektrik zamanlayıcı geliştirildi.
1945'te Japonya bir sanayi yeniden yapılandırma programı başlattı. Program, dünyanın geri kalanının kullandığı eski yöntemlerden farklı olarak yeni teknolojilere dayanıyordu.
Japonya endüstriyel otomasyonda dünya lideri oldu. Honda, Toyota ve Nissan gibi otomobil şirketleri sayısız güvenilir ve kaliteli otomobil üretebilir.
özellikleri
Mekanizasyon, bir motorlu makine kullanarak bir görevin manuel işletilmesidir ancak insan karar vermesine bağlıdır.
Otomasyon, mekanizasyon için ek bir adımdır, çünkü mantık programlama komutları ve güçlü makineler kullanan insan katılımının yerini almaktadır.
Düşük işletme maliyetleri
Endüstriyel otomasyonla, tatil masrafları, tıbbi bakım ve bir insan işçiyle ilişkilendirilen bonuslar ortadan kalkar. Aynı şekilde, çalışanların emekli aylığı, ikramiye vb. Gibi diğer faydaları da gerektirmez.
Her ne kadar yüksek bir başlangıç maliyeti ile ilgili olsa da, çalışanların aylık maaşından tasarruf etmekte ve bu da şirket için önemli tasarruflar sağlamaktadır.
Endüstriyel otomasyon için kullanılan ekipmanlarla ilgili bakım maliyeti düşüktür, çünkü genellikle bozulmazlar. Başarısız olursa, yalnızca bilgisayar ve bakım mühendisleri tamir etmelidir.
Yüksek verimlilik
Birçok şirket, fabrikayı çalıştırmak için yüzlerce üretici kişiyi en fazla 24 saat boyunca üç vardiya halinde çalıştırırken, tatil ve bakım için hala kapalı olması gerekiyor.
Endüstriyel otomasyon, bir üretim tesisinin günde 24 saat, haftanın 7 günü ve yılda 365 gün çalışmasına izin veren bir şirketin hedefini karşılamaktadır. Bu organizasyonun verimliliğinde önemli bir gelişme sağlar.
Yüksek kalite
Otomasyon insanla ilgili hatayı giderir. Ek olarak, robotlar herhangi bir tükenme türüne sahip değil, aynı zamanda farklı zamanlarda bile üretim yapan tek tip kalitede ürünler ortaya çıkıyor.
Yüksek esneklik
Montaj hattına yeni bir görev eklenirse, bir eğitimin insan operatörü için gerekli olacaktır.
Diğer taraftan, robotlar her türlü işi yapmak için programlanabilir. Bu, üretim sürecini daha esnek hale getirir.
Yüksek bilgi doğruluğu
Toplanan otomatik veriler, temel üretim bilgilerinin analiz edilmesine olanak sağlar ve bu verilerin büyük bir doğruluk ile derleme maliyetini düşürür.
Bu, süreçleri iyileştirmeye ve israfı azaltmaya çalışırken doğru kararlar alınmasını sağlar.
Yüksek güvenlik
Endüstriyel otomasyon, tehlikeli durumlara manevra yapacak robotları dağıtarak üretim hattını işçiler için güvenli hale getirebilir.
Yüksek ilk maliyet
İnsan üretim hattından otomatik üretim hattına geçişle ilgili ilk yatırım çok yüksektir.
Ek olarak, çalışanlara bu karmaşık yeni ekipmanı kullanma konusunda eğitim verilmesi önemli maliyetler gerektirir.
tip
Sabit otomasyon
Yüksek üretim oranlarına ulaşmak için tekrarlı ve sabit işlemleri gerçekleştirmek için kullanılır.
Sabit sıra işlemlerini veya montaj işlemlerini otomatikleştirmek için belirli bir amaç ekipmanı kullanır. İşlemlerin sırası, ekipmanın konfigürasyonuyla belirlenir.
Programlanan komutlar makinelerde bir üründen diğerine kolayca değiştirilemeyen dişliler, kablolar ve diğer donanımlar şeklinde bulunur.
Bu otomasyon biçimi, ilk başlangıçtaki yatırım ve yüksek üretim oranları ile karakterize edilir. Bu nedenle, büyük hacimlerde yapılan ürünler için uygundur.
Programlanabilir otomasyon
Seri halinde ürünlerin imalatı için bir otomasyon şeklidir. Ürünler aynı anda birkaç düzine birkaç bin ünite arasında değişen gruplar halinde üretilmektedir.
Her yeni parti için, üretim ekipmanının yeni ürün tipine uyarlanması için yeniden programlanması gerekir. Bu yeniden programlama, üretken olmayan bir süreye ve ardından her lot için bir üretim işlemine sahip olan zaman gerektirir.
Üretim hızları genellikle sabit otomasyona göre daha düşüktür, çünkü ekipman ürünün uzmanlaşmasını sağlamak yerine ürünün değişimini kolaylaştırmak için tasarlanmıştır.
Bu otomasyon sisteminin örnekleri, sayısal olarak kontrol edilen makineler, endüstriyel robotlar, çelik fabrikaları vb.
Esnek otomasyon
Bu sistemle, her üründe değişiklik yapmak için büyük esneklik sağlayan bir otomatik kontrol ekipmanı sağlanmıştır. Programlanabilir otomasyonun bir uzantısıdır.
Programlanabilir otomasyonun dezavantajı, her yeni ürün grubu için üretim ekipmanını yeniden programlamak için gereken zamandır. Bu, pahalı olan üretim zamanını kaybetti.
Esnek otomasyonda, bir üretim terminalini bu şekilde kullanmak zorunda kalmadan bir bilgisayar terminalinde hızlı ve otomatik olarak yeniden programlama yapılır.
Bu değişiklikler insan işletmecileri tarafından kod şeklinde verilen talimatlarla yapılır.
Sonuç olarak, ürünlerin gruplar halinde gruplandırılması gerekli değildir. Birbiri ardına farklı ürünlerin bir karışımını üretebilir.
uygulamaları
Endüstri 4.0
Endüstriyel otomasyonun yükselişi, doğrudan Endüstri 4.0 olarak bilinen "dördüncü endüstri devrimi" ile doğrudan ilgilidir. Aslen Almanya'dan olan Endüstri 4.0, çok sayıda cihazı, konsepti ve makineyi kapsıyor.
Endüstri 4.0, Internet üzerindeki çeşitli fiziksel nesnelerin mükemmel bir entegrasyonu olan endüstriyel Internet ile sanal bir temsil yoluyla ve üretim süreçlerinde iyileştirmeler eklemek için bağlanacak yazılım / donanımlarla birlikte çalışır.
Bu yeni teknolojilerle daha akıllı, daha güvenli ve daha gelişmiş üretim yapabilmek mümkün. Daha öncekinden daha güvenilir, tutarlı ve verimli bir üretim platformu açar.
Endüstri 4.0 birçok üretim alanını kapsamaktadır ve zaman geçtikçe de böyle devam edecektir.
Endüstriyel robotik
Endüstriyel robotik, malzemelerin işlenmesi, kaynaklanması, boyanması, montajı ve kullanımı gibi farklı üretim süreçlerinde yardımcı olan bir endüstriyel otomasyon dalıdır.
Endüstriyel robotlar, herhangi bir insan performansını çok aşan yüksek hassasiyet ve hız sağlamak için çeşitli mekanik, elektrik ve yazılım sistemleri kullanır.
Bu sistemler revize edildi ve tek bir robotun günün 24 saati çok az bakımla veya bakım gerektirmeden çalışabileceği şekilde geliştirildi. 1997'de kullanımda 700.000 endüstriyel robot vardı, sayı 2017'de 1, 8 milyona yükseldi.
Programlanabilir mantık kontrolörleri
Endüstriyel otomasyon, üretim sürecinde programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC) içerir. Bunlar, basit programlama yoluyla giriş ve çıkış kontrollerini değiştirmeye izin veren bir işleme sistemi kullanır.
Bir PLC çeşitli girdiler alabilir ve çeşitli mantıksal çıktılar verebilir. Giriş cihazları sensör, çıkış cihazları ise motor, vana vb.
PLC'ler bilgisayarlara benzer. Bununla birlikte, bilgisayarlar hesaplamalar için optimize edilmişken, PLC'ler kontrol görevleri ve endüstriyel ortamlarda kullanım için optimize edilmiştir.
Titreşimler, yüksek sıcaklıklar, nem ve gürültünün üstesinden gelmek için yalnızca mantık temelli bir programlama bilgisine ihtiyaç duyulacak şekilde inşa edilirler.
PLC'lerin sunduğu en büyük avantaj esneklikleridir. Bir dizi farklı kontrol sistemini çalıştırabilirler. Kontrol sistemini değiştirmek için bir sistemi yeniden kablolamaya gerek kalmaz. Bu esneklik, onları karmaşık ve çeşitli sistemler için karlı yapar.
Örnekler
Otomotiv endüstrisinde, motorlara piston takılması, % 1-1.6 hata oranıyla elle gerçekleştirildi. Şu anda, aynı görev% 0.0001 hata oranına sahip otomatik bir makine ile yapılmaktadır.
Yapay zeka (AI), otomatik etiketleme yapmak için robotlarla, otomatik etiket aplikatörleri olarak robot kollarını kullanarak ve etiketlenecek ürünleri saptamak için AI ile kullanılır.
Audi'de Otomasyon
Almanya'daki Audi tesisinde, robot sayısı neredeyse 800 çalışana eşittir. Sıkıcı tekrarlayan testler gibi ağır işlerin çoğunu ve potansiyel olarak tehlikeli kaynakları yaparlar.
Audi'deki otomasyonun faydaları arasında, eğitimsiz çalışanlar için çok daha yüksek verimlilik ve daha düşük gereksinimler vardır.
Audi'de kullanılan robotlar, yalnızca eğitimsiz çalışanların daha önce yaptıkları tehlikeli işlerden sorumlu değil, aynı zamanda fabrikanın işleyişini geliştirmek için analiz edilebilecek ve kullanılabilecek çok miktarda veri toplar.
Bununla birlikte, hala robotların gerçekleştiremediği işler var ve insanlar daha iyi baş etmeye hazırlar.
En tehlikeli görevleri üstlenerek ve bu görevlerin verimliliğini ve verimliliğini artırarak Audi, insana odaklanan görevleri yapmak için daha eğitimli ve uzman çalışanları cezbedebilir.
Otomatik üretim hattı
İstasyonlar arasında parçaları hareket ettirmek için bir transfer sistemine bağlı bir dizi iş istasyonundan oluşur.
Bu, sabit otomasyon örneğidir, çünkü bu hatlar genellikle uzun üretim çalışmaları için yapılandırılmıştır.
Her istasyon, belirli bir işleme işlemini gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır, böylece parça veya ürün, çizgi boyunca hareket ettikçe adım adım yapılır.
Hattın normal çalışmasında, her istasyonda bir parça işlenir, böylece birçok parça eşzamanlı olarak işlenir, böylece hattın her döngüsü ile bitmiş bir parça elde edilir.
Gerçekleştirilen çeşitli işlemler, hattın verimli bir şekilde çalışması için sıralanmalı ve uygun şekilde koordine edilmelidir.
Modern otomatik hatlar, programlanabilir mantık denetleyicileri tarafından kontrol edilir. İşlemleri için gereken zamanlama ve sıralama fonksiyonlarını yapabilirler.
