AUTOMATITZACIÓ INDUSTRIAL: HISTÒRIA, CARACTERÍSTIQUES I TIPUS - TECNOLOGIA - 2025

La automatització industrial és la tecnologia que s'utilitza, mitjançant sistemes de control com computadors, robots i tecnologies d'informació, per permetre el funcionament automàtic de diferents maquinàries i processos en una indústria, sense la necessitat d'operadors humans.

Cerca reemplaçar la presa de decisions dels éssers humans i les activitats manuals de comandament-resposta amb l'ús d'equips mecanitzats i comandaments lògics de programació.

Font: pixabay.com

Anteriorment, el propòsit de l'automatització era incrementar la productivitat, ja que els sistemes automatitzats poden funcionar les 24 hores del dia, i reduir el cost associat amb els operadors humans, com ara salaris i beneficis.

Aquesta automatització s'ha aconseguit per diversos mitjans, com ara dispositius mecànics, hidràulics, pneumàtics, elèctrics, electrònics i computadors, generalment combinats entre ells.

Entre els controladors de propòsit general per als processos industrials estan: controladors lògics programables, mòduls d'I / S independents i computadors.

situació actual

Recentment, l'automatització industrial ha trobat cada vegada més gran acceptació per part dels diferents tipus d'indústria, a causa de les seves enormes beneficis en el procés de fabricació, com l'increment de la productivitat, la qualitat, la flexibilitat i la seguretat a baixos costos.

També té beneficis en els estalvis de la mà d'obra, en els costos d'electricitat i en els costos de materials, a més de major precisió en els mesuraments.

Una important tendència és el major ús de la visió artificial per brindar funcions d'inspecció automàtica. Una altra tendència és l'augment continu en l'ús de robots.

L'eficiència energètica en els processos industrials s'ha convertit actualment en una de les majors prioritats.

Per exemple, les companyies de semiconductors ofereixen aplicacions de microcontroladors de 8 bits, que es troben en els controls de motors i bombes de propòsit general, per reduir el consum d'energia i augmentar així l'eficiència.

L'Informe de Desenvolupament Mundial 2018 de el Banc Mundial mostra evidència que encara que l'automatització industrial desplaça als treballadors, la innovació crea noves indústries i llocs de treball.

història

Des del seu inici, l'automatització industrial ha fet grans avenços entre les activitats que abans es realitzaven manualment.

revolució Industrial

La introducció dels primers motors i de la màquina de vapor va crear un nou requeriment de sistemes de control automàtics, com reguladors de temperatura i reguladors de pressió.

En 1771 es va inventar el primer molí de filat totalment automatitzat, impulsat per energia hidràulica. En 1785 es va desenvolupar un molí de farina automàtic, convertint-se en el primer procés industrial completament automatitzat.

Ford Motor

En 1913, Ford Motor Company va introduir una línia de muntatge de producció d'automòbils que es considera un dels tipus pioners d'automatització en la indústria manufacturera.

Abans d'això, un automòbil era construït per un equip de treballadors qualificats i no qualificats. L'automatització de la producció va millorar les taxes de producció de Ford i va augmentar els seus guanys.

La línia de muntatge i la producció massiva d'automòbils van ser les primeres del seu tipus a nivell mundial. Va reduir el temps de muntatge de l'automòbil de 12 hores per automòbil a aproximadament una hora i mitja.

Avenços en el segle XX

Les sales de control es van fer comuns en la dècada de 1920. Fins a principis de 1930, el control de processos era només encendre / apagar.

En la dècada de 1930 van començar a introduir-se els controladors, amb capacitat de realitzar canvis calculats com a resposta a les desviacions d'una xifra de control.

Les sales de control utilitzaven llums de colors codificades per enviar senyals als treballadors de la planta perquè realitzessin certs canvis de forma manual.

Durant la dècada de 1930, Japó va ser líder en el desenvolupament de components. Es va desenvolupar el primer microinterruptor, els relés de protecció i el temporitzador elèctric d'alta precisió.

El 1945, el Japó va iniciar un programa de reconstrucció industrial. El programa es basava en tecnologies noves, a diferència dels mètodes antiquats que la resta de l'món utilitzava.

Japó es va convertir en el líder mundial en automatització industrial. Companyies d'automòbils com Honda, Toyota i Nissan podien produir nombrosos automòbils fiables i d'alta qualitat.

Característiques

La mecanització és l'operació manual d'una tasca utilitzant un maquinària motoritzada, però depenent de la presa de decisions humanes.

L'automatització representa un pas addicional a la mecanització, ja que reemplaça la participació humana amb l'ús de comandaments de programació lògica i poderoses maquinàries.

Costos operatius més baixos

Amb l'automatització industrial s'eliminen els costos de vacances, atenció mèdica i bons associats amb un treballador humà. Igualment, no requereix d'altres beneficis que tenen els empleats, com ara cobertura de pensions, bonificacions, etc.

Encara que està relacionat amb un cost inicial alt, estalvia el salari mensual dels treballadors, la qual cosa condueix a estalvis substancials per a la companyia.

És menor el cost de manteniment que s'associa amb els equips utilitzats per a l'automatització industrial, perquè no solen fer-se malbé. Si fallen, només els enginyers informàtics i de manteniment han de reparar-la.

Alta productivitat

Tot i que moltes empreses contracten centenars de persones de manufactura perquè la planta funcioni tres torns durant el màxim de 24 hores, aquesta encara necessita tancar-se per festius i manteniment.

L'automatització industrial satisfà l'objectiu d'una companyia, permetent operar la planta de manufactura durant 24 hores a el dia, 7 dies per setmana i 365 dies a l'any. Això porta un millorament significatiu en la productivitat de l'organització.

qualitat alta

L'automatització apaivaga l'error relacionat amb l'ésser humà. A més, els robots no tenen cap tipus d'esgotament, donant com a resultat productes de qualitat uniforme, fins i tot fabricant-en diferents moments.

flexibilitat alta

Si en la línia d'acoblament s'agrega una nova tasca, es requerirà per a l'operador humà d'una capacitació.

D'altra banda, els robots es poden programar perquè facin qualsevol tipus de tasca. Això fa que sigui més flexible el procés de fabricació.

Alta exactitud de la informació

Les dades automatitzats recopilades permeten analitzar informació clau de manufactura, amb gran precisió d'aquestes dades, reduint el seu cost de compilació.

Això permet prendre decisions correctes quan s'intenten millorar els processos i reduir el malbaratament.

seguretat alta

L'automatització industrial pot fer segura la línia de producció per als treballadors, a l'implementar robots per maniobrar situacions perilloses.

Alt cost inicial

La inversió inicial associada amb el canvi d'una línia de producció humana a una automàtica és molt alta.

A més, la capacitació dels empleats per gestionar aquest nou equip sofisticat implica costos substancials.

tipus

automatització fixa

S'utilitza per executar operacions repetitives i fixes amb l'objecte d'assolir taxes de producció altes.

Empra un equip de propòsit específic per automatitzar processos de seqüència fixa o les operacions d'acoblament. La seqüència de les operacions està determinada per la configuració de l'equip.

Les comandes programats estan continguts en les màquines en forma d'engranatges, cablejat i un altre maquinari que no es poden canviar fàcilment d'un producte a un altre.

Aquesta forma d'automatització es caracteritza per una alta inversió inicial i altes taxes de producció. Per tant, és adequat per a productes que es fan en grans volums.

automatització programable

És una forma d'automatització per a la fabricació de productes en lots. Els productes es fabriquen en lots que van des de diverses dotzenes fins a diversos milers d'unitats alhora.

Per a cada nou lot, s'ha de reprogramar l'equip de producció per adaptar-lo a el nou tipus de producte. Aquesta reprogramació requereix temps, havent-hi un període de temps no productiu seguit d'una correguda de producció per a cada lot.

Les taxes de producció són generalment més baixes que en l'automatització fixa, perquè l'equip està dissenyat per facilitar el canvi de producte, en lloc de tenir una especialització del producte.

Exemples d'aquest sistema d'automatització són les màquines controlades numèricament, robots industrials, laminadors d'acer, etc.

automatització flexible

Amb aquest sistema es proporciona un equip de control automàtic, el qual brinda gran flexibilitat per efectuar els canvis per a cada producte. És una extensió de l'automatització programable.

El desavantatge de l'automatització programable és el temps requerit per reprogramar l'equip de producció per a cada nou lot de producte. Això és temps de producció perdut, que és costós.

En l'automatització flexible, la reprogramació es realitza de manera ràpida i automàtica en un terminal de computació, sense haver d'utilitzar l'equip de producció com a tal.

Aquests canvis es realitzen mitjançant instruccions donades en forma de codis per operadors humans.

En conseqüència, no cal agrupar els productes en lots. Es pot produir una barreja de diferents productes, un darrere l'altre.

aplicacions

indústria 4.0

L'auge de l'automatització industrial està directament relacionat amb la «quarta revolució industrial», que es coneix millor com Indústria 4.0. Originària d'Alemanya, Indústria 4.0 abasta nombrosos dispositius, conceptes i màquines.

Indústria 4.0 treballa amb l'Internet industrial de les coses, que és la integració perfecta de diversos objectes físics a Internet, a través d'una representació virtual, i amb programari / maquinari per connectar-se de manera de poder afegir millores en els processos de fabricació.

Ser capaç de crear una fabricació més intel·ligent, més segura i més avançada és possible amb aquestes noves tecnologies. Obre una plataforma de fabricació més fiable, consistent i eficient que abans.

Indústria 4.0 cobreix moltes àrees de la fabricació i continuarà fent-ho a mesura que passi el temps.

robòtica industrial

La robòtica industrial és una branca de l'automatització industrial que ajuda en diferents processos de fabricació, com mecanitzat, soldadura, pintura, acoblament i maneig de materials.

Els robots industrials utilitzen diversos sistemes mecànics, elèctrics i de programari per permetre una alta precisió i velocitat, que supera amb escreix qualsevol acompliment humà.

Aquests sistemes es van revisar i van millorar fins al punt que un sol robot pot funcionar les 24 hores del dia amb poc o cap manteniment. El 1997 hi havia 700.000 robots industrials en ús, el nombre ha augmentat a 1,8 milions el 2017.

Controladors lògics programables

L'automatització industrial incorpora els controladors lògics programables (PLC) en el procés de fabricació. Aquests utilitzen un sistema de processament que permet variar els controls d'entrada i sortida, mitjançant una programació senzilla.

Un PLC pot rebre una varietat d'entrades i retornar una varietat de sortides lògiques. Els dispositius d'entrada són sensors i els dispositius de sortida són motors, vàlvules, etc.

Els PLC són similars als computadors. No obstant això, mentre els computadors estan optimitzats per fer càlculs, els PLC estan optimitzats per a les tasques de control i l'ús en ambients industrials.

Estan construïts de tal manera que només es necessita un coneixement bàsic de programació basat en la lògica per gestionar vibracions, altes temperatures, humitat i soroll.

La major avantatge que ofereixen els PLC és la seva flexibilitat. Poden operar una gamma de diferents sistemes de control. Fan innecessari tornar a cablejar un sistema per canviar el sistema de control. Aquesta flexibilitat els fa rendibles per a sistemes complexos i variats.

exemples

En la indústria automotriu se solia realitzar de forma manual la instal·lació de pistons en el motor, tenint una taxa d'error de 1-1,6%. Actualment, aquesta mateixa tasca es fa amb una màquina automatitzada, tenint una taxa d'error de 0,0001%.

La intel·ligència artificial (IA) s'utilitza amb la robòtica per fer etiquetats automàtics, utilitzant braços robòtics com aplicadors automàtics d'etiquetes, i la IA per detectar els productes a etiquetar.

Automatització en Audi

A la planta d'Audi a Alemanya, la quantitat de robots és gairebé igual als 800 empleats. Fan la major part de la feina pesat, així com soldadures potencialment perilloses, a l'igual que proves tediosament repetitives.

Entre els beneficis de l'automatització en Audi estan una productivitat molt més gran i un menor requeriment de treballadors sense capacitació.

Els robots utilitzats en Audi no només s'encarreguen de la feina perillós que realitzaven abans els empleats sense capacitació, sinó també recopilen una gran quantitat de dades que es poden analitzar i utilitzar per millorar l'operació de la fàbrica.

No obstant això, encara hi ha tasques que els robots no poden realitzar i els humans estan més ben preparats per manejar.

A l'assumir les tasques més perilloses i millorar l'eficiència i productivitat d'aquestes tasques, Audi pot atraure més treballadors altament capacitats i especialitzats per realitzar tasques enfocades a l'ésser humà.

Línia de producció automatitzada

Consisteix d'una sèrie d'estacions de treball connectades per un sistema de transferència per moure peces entre les estacions.

És un exemple d'automatització fixa, ja que aquestes línies generalment es configuren per a llargues curses de producció.

Cada estació està dissenyada per realitzar una operació específica de processament, de manera que la peça o producte es fabrica pas a pas, a mesura que avança al llarg de la línia.

En el funcionament normal de la línia, una peça es processa en cada estació, de manera que es processen moltes peces simultàniament, produint-se una peça acabada amb cada cicle de la línia.

Les diverses operacions que tenen lloc han d'estar seqüenciades i coordinades adequadament perquè la línia funcioni de manera eficient.

Les línies automatitzades modernes estan controlades per controladors lògics programables. Aquests poden realitzar els tipus de funcions de temporització i seqüenciació requerides per a la seva operació.

referències

1. Terry M. Brei (2018). Què és el Industrial Automation? Sure Controls Inc Pres de: surecontrols.com.
2. WikiLingue the free encyclopedia (2018). Automation. Pres de: en.wikipedia.org.
3. Electrical Technology (2018). Què és el Industrial Automation - Types of Industrial Automation. Pres de: electricaltechnology.org.
4. Unitronics (2018). Què és el Industrial Automation? Pres de: unitronicsplc.com.
5. Encyclopaedia Britannica (2018). Applications Of Automation And Robotics. Pres de: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Industrial Automation: A Brief History of Manufacturing Application & The Current State and Future Outlook. Cerasis. Pres de: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, a German Example. Pres de: eagletechnologies.com.