Şirketteki süreçlerin otomasyonu

Şirketteki süreçlerin otomasyonu

Otomasyon, makinelerin daha önce insanlar tarafından gerçekleştirilen belirli görevleri yerine getirme yeteneğini kullanmak ve insan müdahalesi olmadan operasyon sırasını kontrol etmek için tasarlanmış bir üretim sistemi. Otomasyon terimi, programlanmış veya otomatik cihazların insan kontrolünden bağımsız veya yarı bağımsız olarak çalışabileceği üretim dışı sistemleri tanımlamak için de kullanılmıştır. İletişim, havacılık ve uzay bilimlerinde, otomatik telefon anahtarlama ekipmanları, otomatik pilotlar ve otomatik yönlendirme ve kontrol sistemleri gibi cihazlar, çeşitli görevleri bir insandan daha hızlı veya daha iyi gerçekleştirmek için kullanılır.

Otomasyon aşamaları

Otomatik üretim, ekonomik güçler ile iş bölümü, enerji transferi ve fabrika mekanizasyonu gibi teknik yenilikler arasındaki yakın ilişkiden ve aşağıda açıklandığı gibi transfer makinelerinin ve geri bildirim sistemlerinin geliştirilmesinden doğmuştur.

İşbölümü (yani, bir imalat veya hizmet sunum sürecinin en küçük bağımsız aşamalarına indirgenmesi), 18. yüzyılın ikinci yarısında gelişti ve ilk olarak İngiliz ekonomist Adam Smith tarafından analiz edildi. Ulusların Zenginliğinin Doğası ve Nedenleri Üzerine Araştırmalar kitabında (1776). İmalatta, işbölümü üretkenliği artırmaya ve işçilerin uzmanlaşma düzeyini azaltmaya izin verdi.

Mekanizasyon, otomasyona geçiş için bir sonraki gerekli aşamaydı. İşbölümü tarafından izin verilen işin basitleştirilmesi, işçinin hareketlerini taklit eden makinelerin tasarımını ve yapımını da sağladı. Enerji transfer teknolojisi geliştikçe, bu özel makineler motorlu hale geldi ve böylece üretim verimlilikleri arttı. Enerji teknolojisinin gelişimi de fabrika üretim sisteminin ortaya çıkmasına neden oldu, çünkü tüm işçilerin ve makinelerin enerji kaynağının yanında bulunması gerekiyordu.

Transfer makinesi, işlenen parçaları özel bir makine aletinden diğerine taşımak için kullanılan ve bir sonraki işleme operasyonu için uygun şekilde konumlandıran bir cihazdır. Başlangıçta işçiler için tehlikeli ortamlarda basit görevleri yerine getirmek üzere tasarlanmış endüstriyel robotlar bugün son derece yeteneklidir ve hafif ve ağır parçaları taşımak, işlemek ve konumlandırmak için kullanılır, böylece bir transfer makinesinin tüm işlevlerini yerine getirir. Gerçekte, bunlar, ilk bakışta bir olarak kabul edilebilecek şeylere entegre edilen birkaç ayrı makinedir.

1920'lerde otomotiv endüstrisi bu kavramları entegre bir üretim sisteminde birleştirdi. Bu montaj hattı sisteminin amacı fiyatları düşürmekti. En son gelişmelere rağmen, bu, çoğu insanın otomatik terimi tanımladığı üretim sistemidir.

geri bildirim

Tüm otomatik kontrol mekanizmalarının önemli bir unsuru, tasarımcının bir makineyi kendi kendini düzeltme özelliğine sahip olmasını sağlayan geri besleme prensibidir. Geri besleme döngüsü veya döngüsü, sıcaklık, boyut veya hız gibi fiziksel bir miktarı tespit eden, belirlenen standartla karşılaştıran ve ölçülen miktarı korumak için gerekli olan önceden programlanmış eylemleri gerçekleştiren mekanik, pnömatik veya elektronik bir cihazdır. kabul edilebilir standardın sınırları.

Geri bildirim prensibi birkaç yüzyıl boyunca kullanılmaktadır. Dikkate değer bir örnek, 1788'de İskoç mühendis James Watt tarafından buhar motorunun hızını kontrol etmek için icat edilen top regülatörüdür. İyi bilinen ev tipi termostat bir geri besleme cihazının başka bir örneğidir.

Üretim ve üretimde, geri besleme döngüleri sürecin gerçekleşmesi için kabul edilebilir sınırların belirlenmesini gerektirir; bu fiziksel özelliklerin ölçülmesi ve sınırlar kümesiyle karşılaştırılması ve geri besleme sisteminin, ölçülen elemanların standardı karşılaması için işlemi düzeltebilme becerisi. Geri besleme cihazları sayesinde makineler başlayabilir, durdurabilir, hızlandırabilir, yavaşlatabilir, sayabilir, kontrol edebilir, kontrol edebilir, karşılaştırabilir ve ölçebilir. Bu işlemler tipik olarak çok çeşitli üretim işlemleri için geçerlidir.

Bilgisayar kullanımında

Bilgisayarın veya bilgisayarın ortaya çıkışı, üretim süreçlerinde geri besleme döngülerinin kullanımını büyük ölçüde kolaylaştırmıştır. Kombinasyonlar halinde, bilgisayarlar ve geri besleme döngüleri, sayısal olarak kontrol edilen makinelerin (hareketleri delikli kağıt veya manyetik bantlarla kontrol edilen) ve işleme merkezlerinin (birkaç farklı işleme işlemini gerçekleştirebilen tezgahlar) geliştirilmesine izin vermiştir.

Mikroişlemci ve bilgisayar kombinasyonunun ortaya çıkması Bilgisayar Destekli Tasarım ve Üretim (CAD / CAM) teknolojisinin geliştirilmesini sağlamıştır. Bu sistemleri kullanarak tasarımcı, bir parçanın planını izler ve boyutlarını bir fare veya fare, ekran kalemi veya başka bir veri giriş cihazı yardımıyla gösterir. Çizim belirlendikten sonra, bilgisayar parçayı yapmak için işleme merkezini yönlendirecek talimatları otomatik olarak üretir.

Otomasyonun genişlemesine izin veren bir diğer gelişme de esnek üretim sistemleridir (FMS). FMS, düşük üretim hacimleri tam otomasyonu haklı göstermeyen şirketlere otomasyon getirdi. Üretimin her aşamasının programlanmasından envanter ve araç kullanım seviyelerinin ortaya çıkmasına kadar fabrikanın tüm operasyonunu izlemek ve yönlendirmek için bir bilgisayar kullanılır.

Ayrıca, üretimin yanı sıra, otomasyonun ekonominin diğer alanları üzerinde büyük bir etkisi olmuştur. Küçük bilgisayarlar, modern ofiste norm haline gelen kelime işlemciler olarak adlandırılan sistemlerde kullanılır. Bu teknoloji, küçük bir bilgisayarı katot ışınlı monitör ekranı, daktilo klavyesi ve yazıcıyla birleştirir. Metinleri düzenlemek, mektup hazırlamak vb. İçin kullanılırlar. Sistem, ofis verimliliğini artıran diğer birçok görevi yapabilir.

Endüstriyel Otomasyon

Endüstriyel Otomasyon (otomasyon; eski Yunan otomobillerinden: kendi kendini yönlendiren), insan operatörlerinin yerini alan makineleri ve / veya endüstriyel süreçleri kontrol etmek için bilgisayarlı ve elektromekanik sistemlerin veya elemanların kullanılmasıdır.

Bir mühendislik disiplini olarak otomasyon, saha sensörleri ve vericileri, denetim ve kontrol sistemleri, veri iletim ve toplama sistemleri ve uygulamaları içeren endüstriyel enstrümantasyonu kapsayan, sadece bir kontrol sisteminden daha geniştir. tesis operasyonlarını veya endüstriyel prosesleri izlemek ve kontrol etmek için gerçek zamanlı yazılım.

En eski basit makineler, bir çaba biçimini, bir kasnak sistemiyle veya bir kaldıraçla ağır bir ağırlık kaldırmak gibi insan güdümlü olanla değiştirdi. Makineler daha sonra rüzgar, gelgitler veya insan enerjisi yerine su akışı gibi doğal yenilenebilir enerji formlarının yerini alabildi.

Yelkenli tekneler kürekli kayıkların yerini aldı. Daha sonra, bazı otomasyon formları, bazı yapay güç kaynakları formlarını kullanan saat çalışması veya benzer cihazlar tarafından kontrol edildi - bazıları bahar, hareketli figürler, müzik veya oyunlar. İnsan figürlerini karakterize eden bu cihazlar, otomata olarak biliniyordu ve muhtemelen MÖ 300'den kalmadır.

1801'de, tekstil endüstrisinde devrim yaratan Joseph Marie Jacquard'a delikli kartlar kullanan otomatik dokuma tezgahı patenti verildi.

Günümüz otomasyonunun en görünür kısmı endüstriyel robotik olabilir. Bazı avantajlar tekrarlanabilirlik, daha sıkı kalite kontrol, daha yüksek verimlilik, iş sistemleriyle entegrasyon, artan verimlilik ve azaltılmış çalışmadır. Bazı dezavantajlar büyük sermaye gereksinimleri, esneklikte ciddi bir azalma ve bakım ve onarıma bağımlılığın artmasıdır. Örneğin, Japonya, üretim gereksinimlerindeki dramatik değişikliklere uyum sağlayamadıklarını ve yüksek başlangıç ​​maliyetlerini haklı çıkaramadıklarını tespit ettiklerinde endüstriyel robotlarının çoğunu geri çekmeye ihtiyaç duydu.

20. yüzyılın ortalarında, otomasyon basit üretim görevlerini otomatikleştirmek için basit mekanizmalar kullanarak uzun yıllar boyunca küçük çapta mevcuttu. Bununla birlikte, konsept sadece esnekliği her türlü görevi yerine getirmesine izin veren dijital bilgisayarların eklenmesi (ve evrimi) ile gerçekten pratik hale geldi. Gerekli hız, bilgi işlem gücü, fiyat ve boyut kombinasyonuna sahip dijital bilgisayarlar 1960'larda ortaya çıkmaya başladı. O zamandan önce, endüstriyel bilgisayarlar sadece analog bilgisayarlar ve hibrit bilgisayarlardı. O zamandan beri dijital bilgisayarlar en basit, tekrarlayan, yarı uzman ve uzmanlaşmış görevlerin kontrolünü ele geçirdi,gıda üretimi ve muayenesinde bazı istisnalar hariç. Ünlü bir isimsiz söylediği gibi, "Pek çok ve çok değişen görevler için, çok çeşitli görevlerde kolayca yeniden eğitilen insanın yerine geçmek zordur, ayrıca eğitimsiz personel tarafından düşük maliyetle üretilirler."

Acil otomasyon riskinin bulunmadığı birçok iş vardır. Birçok görevde kesinlik ve kesinlik için insan gözüyle rekabet edebilecek hiçbir cihaz icat edilmemiştir; İnsan da duymaz. İnsanların en yararsızları, herhangi bir otomatik cihazdan daha fazla özü tanımlayabilir ve ayırt edebilir. İnsan tanıma, dil tanıma ve dil üretimi örüntüsü becerileri, otomasyon mühendislerinin beklentilerinin ötesindedir.

Özel bilgisayarlar sensörler aracılığıyla saha girişlerini okumak ve programlarına bağlı olarak aktüatörler aracılığıyla alana çıkışlar üretmek için kullanılır. Bu, herhangi bir endüstriyel işlemin yakından kontrol edilmesini sağlayan hassas eylemlerin kontrolüne yol açar. (Bu cihazların, endüstri dünyasında çok yaygın oldukları için, 2000 yılındaki felakete yol açabilecek sonuçlara karşı savunmasız kalmasından korktu).

İki farklı tip vardır: DCS veya Dağıtılmış Kontrol Sistemi ve PLC veya Programlanabilir Mantık Denetleyici. İlki daha önce benzer süreçlere yönelmişken, ikincisi ayrık süreçlerde (sıfırlar ve olanlar) kullanılmıştır. Şu anda her iki ekip de giderek benzerlik göstermektedir ve her iki işlemde de kullanılabilir.

İnsan-Makine arayüzleri (HMI) veya resmen İnsan-Makine arayüzleri olarak bilinen İnsan-Bilgisayar arayüzleri (CHI), otomatik kontroller için sıcaklık veya basınç girme ve izleme gibi görevler için PLC'ler ve diğer bilgisayarlarla iletişim kurmak için yaygın olarak kullanılır. veya alarm mesajlarına yanıt. Bu arayüzleri izleyen ve kontrol eden servis personeli istasyon mühendisleri olarak bilinir.

Bilgisayarları içeren başka bir otomasyon biçimi, bilgisayarların bir uygulamayı elle test eden insanları simüle etmek üzere programlanmış otomatik test ekipmanlarını kontrol ettiği otomasyon testidir. Buna genellikle, otomatik test ekipmanını testleri tamamlamak için tam yönde yönlendiren özel talimatlar (bilgisayar programları olarak yazılır) oluşturmak için otomatik araçlar eşlik eder.

Otomasyon ve toplum

Otomasyon, sanayileşmiş ülkelerdeki çoğu işçinin serbest zaman ve gerçek ücret artışına büyük katkı sağlamıştır. Ayrıca otomobilleri, buzdolaplarını, televizyonları, telefonları ve diğer ürünleri daha fazla insanın kullanımına sunarak üretimi artırmaya ve maliyetleri azaltmaya izin verdi.

iş

Ancak, tüm otomasyon sonuçları olumlu olmamıştır. Bazı gözlemciler otomasyonun aşırı üretime ve israfa yol açtığını, bunun da işçi yabancılaşmasına neden olduğunu ve işsizliğe yol açtığını iddia ediyorlar. Tüm bu konulardan en çok dikkat edilen konu otomasyon ve işsizlik arasındaki ilişkidir. Bazı iktisatçılar otomasyonun işsizlik üzerinde çok az etkisi olduğunu veya hiç etkisi olmadığını savunurlar. İşçilerin işten çıkarıldıklarını ve işsiz olmadıklarını ve genellikle aynı şirket içinde veya aynı işte henüz otomatikleştirilmemiş başka bir şirkette aynı iş için işe alındıklarını iddia ediyorlar.

Diğerleri, otomasyonun ortadan kaldırdığından daha fazla iş ürettiğini savunuyor. Bazı işçiler işsiz olabilse de, otomatik makine üreten endüstrinin elimden daha fazla iş ürettiğine dikkat çekiyor. Bu argümanı desteklemek için bilgisayar endüstrisi genellikle örnek olarak gösterilmektedir. Şirket yöneticileri genellikle bilgisayarlar birçok işçiyi değiştirirken, endüstrinin kendisinin bilgisayar üretimi, satışları ve bakımında cihazın ortadan kaldırdığından daha fazla iş yarattığını kabul eder.

Öte yandan, otomasyonun işsizlik yarattığını ve kontrol edilmezse, geniş bir işsizler ordusunun kurulmasına yol açacağını onaylayan sendika liderleri ve ekonomistler var. Kamu idaresi ve hizmet sektörlerinde üretilen işlerde büyümenin otomasyon sonucu işsiz kalanları emdiğini ve bu sektörlerde olduğu gibi hükümet programlarının doygunlaşacağını veya azaltılacağını biliyorlar. otomasyon ve işsizlik arasındaki gerçek ilişki.

Otomasyon seviyeleri

Otomatik sistem kavramı farklı fabrika operasyon seviyelerinde uygulanabilir. Normalde otomasyon kavramını bireysel makinelerin üretimi ile ilişkilendiririz. Bununla birlikte, makine üretimi kendi başına otomatikleştirilebilen alt sistemler tarafından oluşturulur.

Bir üretim tesisinde olası beş otomasyon seviyesini tespit edebiliriz ve bunlar aşağıdaki şekilde açıklanmaktadır

Proses otomasyonu

Otomatik bir sistemin temel elemanları

• Enerji: süreci tamamlamak ve sistemi çalıştırmak Program: süreci yönlendirmek için Kontrol sistemi: talimatları uygulamak

Proses otomasyonu

Otomatik süreçleri yürütmek için enerji

Bazı işlemleri yürütmek için otomatik bir sistem kullanılır. Süreci ve kontrolörleri çalıştırmak için güç gereklidir.

Enerji türleri

• Elektrik, Mekanik, Termal

Alternatif kaynaklar: fosil yakıtlar, hidro, güneş, rüzgar.

Süreç için enerji

Üretimde süreç terimi, iş parçası üzerinde gerçekleştirilen üretim işlemlerini ifade eder.

• Enerji, malzeme taşıma işlevleri için de gereklidir, malzemelerin yüklenmesi ve boşaltılması, iş istasyonları arasında malzeme taşınması.

Proses otomasyonu

Otomasyon gücü

Aşağıdaki işlevler için güç gerekir.

Kontrol Ünitesi - Modern kontrolörler, komutları aktüatör cihazlarına ileterek program talimatlarını okumak, kontrol hesaplamaları yapmak ve talimatları yürütmek için elektrik gücünü kullanır.

Kontrol sinyallerini etkinleştirme gücü: kontrol ünitesi tarafından gönderilen komutlar, aktüatör adı verilen elektromekanik cihazlar tarafından gerçekleştirilir. Komutlar genellikle düşük voltaj kontrol sinyalleri aracılığıyla iletilir.

Bilgilerin toplanması ve işlenmesi: sistem bilgileri toplanmalı ve kontrol algoritmalarında girdi verisi olarak kullanılmalıdır. Ayrıca, proses performansını veya ürün kalitesini takip etmek gerekebilir. Bu işlevler, az miktarda da olsa enerji gerektirir.

program

Görev döngüsü programları

Bir parçayı üretme işleminin adımları, bir çalışma döngüsü sırasında gerçekleştirilir. Yani, her çalışma döngüsünde bir parça üretilir (bazı operasyonlarda birden fazla üretilmesine rağmen). Bu adımlar bir görev döngüsü programında belirtilmiştir.

Proses parametreleri: bunlar bir fırının sıcaklığı veya bir konumlandırma sistemindeki bir koordinat gibi proses girişleridir.

Proses değişkenleri: bunlar gerçek fırın sıcaklığı veya koordinat sistemindeki mevcut konum gibi proses çıkışlarıdır.

Programlanmış çalışma döngüsünde karar verme

Operatör etkileşimi: Talimat programının insan etkileşimi olmadan çalışması amaçlanmasına rağmen, kontrol ünitesi operatörün çalışması için sağlanan giriş verilerini gerektirebilir.

Farklı parçalar veya ürün stilleri: Otomatik bir sistem, farklı parçalar veya ürün stilleri üzerinde farklı çalışma döngüleri gerçekleştirmek üzere programlanabilir.

İş başlangıç ​​birimlerindeki farklılıklar: Birçok üretim işleminde, ilk iş parçaları tutarlı değildir, bu nedenle ek adımlar gerekebilir.

Kontrol sistemleri

Otomatik bir sistemin kontrol sistemi, programın yürütülmesini ve işlemin tanımlanmış işlevini gerçekleştirmesini sağlar. Kontrol sistemleri iki tip olabilir:

• Kapalı çevrim kontrol sistemleri Açık çevrim kontrol sistemleri.

Kapalı çevrim

Kapalı döngü kontrol sisteminde çıkış değişkeni bir giriş parametresiyle karşılaştırılır ve ikisi arasındaki herhangi bir fark, çıktının girdiyle eşleşmesi için kullanılır.

Proses otomasyonu

Açık Çevrim

Bir açık döngü kontrol sistemi, çıkış değişkenini ölçmeden geri besleme döngüsü olmadan çalışır, bu nedenle çıkışın gerçek değeri ile giriş parametresinde istenen değer arasında bir karşılaştırma yoktur.

Proses otomasyonu

Gelişmiş Otomasyon Özellikleri

Ekipmanın performansının ve güvenliğinin iyileştirilmesi ile ilgili işlevler, örneğin:

• Güvenlik izleme, bakım ve onarım teşhisi, hata tespiti ve hata giderme.

Güvenlik izleme

Güvenlik sistemi yanıtları:

• Sistemin durdurulması, sesli alarmların açılması, işlemlerin hızının azaltılması, güvenlik ihlallerini düzeltmek için önlemler alınması.

Sensör türleri:

• Fotoelektrik Sıcaklık Duman Basınç Görme Limiti

Bakım ve onarım teşhisi

Otomatik bir sistemin potansiyel veya mevcut arıza veya arıza kaynaklarını belirlemeye yardımcı olma becerisi.

• Durum izleme Arıza teşhisi Onarım prosedürü için öneriler

Arıza meydana geldikten sonra normal çalışmayı geri yüklemek için gerekli düzeltici önlemlerin alınmasını otomatikleştirmek için bir sistemde bilgisayarlı kontrol kullanımı.

Adımlar:

• Hata tespiti.

Hata tespiti

Bir sapma veya arızanın ne zaman meydana geldiğini belirlemek için otomatik sistemde bulunan sensörleri kullanarak sensör sinyallerini doğru şekilde yorumlayın ve hatayı sınıflandırın.

Hatanın sınıflandırılması:

• Rastgele hatalar Sistematik hatalar Sapmalar

Tümleşik bir üretim hücresindeki hataları algılama adımları: Hata kategorileri ve neden oldukları olası arızalar

Proses otomasyonu

Hata kurtarma

Hatanın üstesinden gelmek ve sistemi normal çalışmaya döndürmek için gerekli düzeltici eylemleri uygulamak.

Stratejiler:

• Geçerli çalışma döngüsünün sonunda ayarlamalar yapma Geçerli döngü sırasında ayarlamalar yapma Düzeltici eylemler uygulamak için işlemi durdurma İşlemi durdurun ve yardım isteyin

Entegre Üretim Hücresindeki Hata Düzeltmeleri; Operasyon sırasında tespit edilen hatalara yanıt olarak alınması gereken düzeltici önlemler

Proses otomasyonu