INDUSTRIËLE AUTOMATISERING: GESCHIEDENIS, KENMERKEN EN TYPEN - TECHNOLOGIE - 2024

De industriële automatisering is de technologie die wordt gebruikt door besturingssystemen zoals computers, robots en informatietechnologieën om automatische uitvoering van verschillende processen en machines in een industrie mogelijk te maken, zonder tussenkomst van menselijke operators.

Het is bedoeld om menselijke besluitvorming en handmatige opdrachtresponsactiviteiten te vervangen door het gebruik van gemechaniseerde apparatuur en logische programmeeropdrachten.

Bron: pixabay.com

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

Deze automatisering is tot stand gekomen met verschillende middelen, zoals mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische, elektronische en computerapparatuur, meestal gecombineerd.

Algemene controllers voor industriële processen zijn onder meer: ​​programmeerbare logische controllers, onafhankelijke I / O-modules en computers.

Huidige situatie

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

Het heeft ook voordelen op het gebied van besparingen op arbeidskosten, elektriciteitskosten en materiaalkosten, evenals grotere nauwkeurigheid bij metingen.

Een belangrijke trend is het toenemende gebruik van computer vision om automatische inspectiefuncties te bieden. Een andere trend is de aanhoudende toename van het gebruik van robots.

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

Halfgeleiderbedrijven bieden bijvoorbeeld 8-bit microcontroller-toepassingen, die te vinden zijn in algemene pomp- en motorbesturingen, om het stroomverbruik te verminderen en zo de efficiëntie te verhogen.

Het World Development Report 2018 van de Wereldbank laat zien dat terwijl industriële automatisering werknemers verdringt, innovatie nieuwe industrieën en banen creëert.

Geschiedenis

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

Industriële revolutie

Door de introductie van de eerste motoren en de stoommachine ontstond een nieuwe behoefte aan automatische regelsystemen, zoals temperatuurregelaars en drukregelaars.

In 1771 werd de eerste volledig geautomatiseerde spinnerij, aangedreven door hydraulische kracht, uitgevonden. 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 autoproductie die wordt beschouwd als een van de baanbrekende soorten automatisering in de maakindustrie.

Daarvoor werd een auto gebouwd door een team van bekwame en ongeschoolde arbeiders. De automatisering van de productie verbeterde de productiesnelheid van Ford en verhoogde de winst.

De assemblagelijn en massaproductie van auto's waren de eerste in hun soort ter wereld. Het bracht de montagetijd van de auto terug 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 dertig was procesbesturing alleen aan / uit.

In de jaren dertig begonnen controllers te worden geïntroduceerd, met de mogelijkheid om berekende veranderingen aan te brengen als reactie op afwijkingen van een controlegetal.

Controlekamers gebruikten kleurgecodeerde lichten om fabrieksmedewerkers te signaleren dat ze bepaalde wijzigingen handmatig moesten aanbrengen.

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

In 1945 begon Japan met een industrieel wederopbouwprogramma. Het programma was gebaseerd op nieuwe technologieën, in tegenstelling tot de verouderde methoden die de rest van de wereld gebruikte.

Japan werd de wereldleider op het gebied van industriële automatisering. Autobedrijven zoals Honda, Toyota en Nissan waren in staat om tal van hoogwaardige, betrouwbare auto's te produceren.

kenmerken

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

Automatisering vertegenwoordigt een extra stap voor mechanisatie, aangezien het menselijke deelname vervangt door het gebruik van logische programmeeropdrachten en krachtige machines.

Lagere bedrijfskosten

Met industriële automatisering worden de vakantie-, gezondheidszorg- en bonuskosten die gepaard gaan met een menselijke werknemer geëlimineerd. Evenzo vereist het geen andere voordelen die werknemers hebben, zoals pensioendekking, bonussen, enz.

Hoewel het verband houdt met hoge initiële kosten, bespaart het het maandsalaris van de werknemers, wat tot aanzienlijke besparingen voor het bedrijf leidt.

De onderhoudskosten van apparatuur die wordt gebruikt voor industriële automatisering zijn lager, omdat ze niet de neiging hebben kapot te gaan. Als ze falen, mogen alleen IT- en onderhoudsmonteurs het repareren.

Hoge productiviteit

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

Industriële automatisering voldoet aan het doel van een bedrijf, waardoor de fabriek 24 uur per dag, 7 dagen per week en 365 dagen per jaar kan draaien. Dit zorgt voor een aanzienlijke verbetering van de productiviteit van de organisatie.

Hoge kwaliteit

Automatisering verzacht menselijke fouten. Bovendien hebben de robots geen enkele vorm van uitputting, wat resulteert in producten van uniforme kwaliteit, zelfs op verschillende tijdstippen.

Hoge flexibiliteit

Als er een nieuwe taak aan de lopende band wordt toegevoegd, is een training voor de menselijke operator vereist.

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

Hoge informatienauwkeurigheid

Met de geautomatiseerde verzamelde gegevens kunt u de belangrijkste fabricagegegevens met grote precisie analyseren, waardoor uw compilatiekosten worden verlaagd.

Hierdoor kunnen de juiste beslissingen worden genomen bij het verbeteren van processen en het verminderen van afval.

Hoge beveiliging

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

Hoge initiële kosten

De initiële investering die gepaard gaat met het overschakelen van een menselijke productielijn naar een automatische, is erg hoog.

Bovendien brengt het trainen van werknemers om deze geavanceerde nieuwe apparatuur te bedienen aanzienlijke kosten met zich mee.

Soorten

Vaste automatisering

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

Stel een speciaal team in dienst om processen met een vaste volgorde of assemblagehandelingen te automatiseren. De volgorde van de handelingen wordt bepaald door de configuratie van de apparatuur.

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

Deze vorm van automatisering kenmerkt zich 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 fabricage van producten in batches. Producten worden vervaardigd in batches van enkele tientallen tot enkele duizenden stuks tegelijk.

Voor elke nieuwe batch moet de productieapparatuur opnieuw worden geprogrammeerd om geschikt te zijn voor het nieuwe type product. 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 productwisseling te vergemakkelijken, in plaats van productspecialisatie.

Voorbeelden van dit automatiseringssysteem zijn numeriek gestuurde machines, industriële robots, staalfabrieken, etc.

Flexibele automatisering

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

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

Bij flexibele automatisering gebeurt herprogrammering snel en automatisch op een computerterminal, zonder dat de productieapparatuur als zodanig moet worden gebruikt.

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

Het is dus niet nodig om de producten in batches te groeperen. Een mix van verschillende producten kan na elkaar worden geproduceerd.

Toepassingen

Industrie 4.0

De opkomst van industriële automatisering houdt rechtstreeks verband met de "vierde industriële revolutie", beter bekend als Industrie 4.0. Industrie 4.0, oorspronkelijk afkomstig uit Duitsland, omvat talrijke apparaten, concepten en machines.

Industrie 4.0 werkt met het industriële internet der dingen, wat de perfecte integratie is van verschillende fysieke objecten op internet, via een virtuele weergave, en met software / hardware om verbinding te maken om verbeteringen aan productieprocessen toe te voegen.

Slimmer, veiliger en geavanceerder produceren is mogelijk met deze nieuwe technologieën. Het opent een betrouwbaarder, consistenter en efficiënter productieplatform dan voorheen.

Industrie 4.0 bestrijkt veel productiegebieden en zal dat in de loop van de tijd blijven doen.

Industriële robotica

Industriële robotica is een tak van industriële automatisering die helpt bij verschillende productieprocessen, zoals machinaal bewerken, lassen, schilderen, assembleren en materiaalbehandeling.

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

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

Programmeerbare logische controllers

Industriële automatisering omvat programmeerbare logische controllers (PLC's) in het fabricageproces. Deze maken gebruik van een verwerkingssysteem waarmee u de invoer- en uitvoerbesturingen kunt variëren door middel van eenvoudige programmering.

Een PLC kan een verscheidenheid aan ingangen ontvangen en een verscheidenheid aan logische uitgangen retourneren. 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 basale, op logica gebaseerde programmeerkennis nodig is om trillingen, hoge temperaturen, vochtigheid en lawaai aan te kunnen.

Het grootste voordeel dat PLC's bieden, is hun flexibiliteit. Ze kunnen een reeks verschillende controlesystemen bedienen. Ze maken het onnodig om een ​​systeem opnieuw te bedraden om het controlesysteem te veranderen. Deze flexibiliteit maakt ze rendabel voor complexe en gevarieerde systemen.

Voorbeelden

In de auto-industrie gebeurde de installatie van zuigers in de motor voorheen handmatig, met een foutpercentage van 1-1,6%. Momenteel wordt dezelfde taak uitgevoerd met een geautomatiseerde machine, met een foutenpercentage van 0.0001%.

Kunstmatige intelligentie (AI) wordt gebruikt met robotica om automatisch labelen te maken, waarbij robotarmen worden gebruikt als automatische labelapplicators, en AI om de te labelen producten te detecteren.

Automatisering bij Audi

In de Audi-fabriek in Duitsland is het aantal robots bijna gelijk aan 800 medewerkers. Ze doen het grootste deel van het zware werk, maar ook potentieel gevaarlijk laswerk, en moeizaam repetitieve tests.

De voordelen van automatisering bij Audi zijn onder meer een veel hogere productiviteit en een lagere behoefte aan ongeschoolde werknemers.

De robots die bij Audi worden gebruikt, zorgen niet alleen voor het gevaarlijke werk dat voorheen werd uitgevoerd door ongetrainde medewerkers, maar verzamelen ook een schat aan 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 waarvoor mensen beter zijn toegerust.

Door de gevaarlijkste taken op zich te nemen en de efficiëntie en productiviteit van die taken te verbeteren, kan Audi meer hooggeschoolde en geschoolde werknemers aantrekken om mensgerichte taken uit te voeren.

Geautomatiseerde productielijn

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

Het is een voorbeeld van vaste automatisering, aangezien deze lijnen over het algemeen zijn opgezet voor lange productieruns.

Elk station is ontworpen om een ​​specifieke bewerkingsoperatie uit te voeren, zodat het onderdeel of product stap voor stap wordt vervaardigd, terwijl het langs de lijn vordert.

Bij normaal lijnbedrijf wordt één onderdeel op elk station verwerkt, dus veel onderdelen worden tegelijkertijd verwerkt, waardoor bij elke cyclus van de lijn een afgewerkt onderdeel ontstaat.

De verschillende operaties die plaatsvinden, moeten op de juiste manier worden gerangschikt en gecoördineerd om de lijn efficiënt te laten werken.

Moderne geautomatiseerde lijnen worden bestuurd door programmeerbare logische controllers. Deze kunnen de soorten timing- en sequentiefuncties uitvoeren die nodig zijn voor uw bewerking.

Referenties

1. Terry M. Brei (2018). Wat is industriële automatisering? Sure Controls Inc. Afkomstig van: surecontrols.com.
2. Wikipedia, de gratis encyclopedie (2018). Automatisering. Ontleend aan: en.wikipedia.org.
3. Elektrische technologie (2018). Wat is industriële automatisering - Soorten industriële automatisering. Ontleend aan: electrictechnology.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). Industriële automatisering: een korte geschiedenis van productietoepassing en de huidige staat en toekomstige vooruitzichten. Cerasis. Genomen uit: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Fabrieksautomatisering, een Duits voorbeeld. Overgenomen van: eagletechnologies.com.