산업 자동화 역사, 특성, 유형 및 응용

그 산업 자동화 컴퓨터, 로봇 및 정보 기술과 같은 제어 시스템을 통해 사람의 조작자 없이도 업계의 여러 기계 및 프로세스를 자동으로 작동 할 수 있도록하는 기술입니다..

인간의 의사 결정과 명령 응답의 수동 활동을 기계화 된 장비와 논리적 프로그래밍 명령의 사용으로 대체하고자한다.

이전에는 자동화 시스템이 하루 24 시간 가동 할 수 있었고 급여 및 복리와 같은 인적 운영자와 관련된 비용을 줄이기 때문에 자동화의 목적은 생산성을 높이는 것이 었습니다..

이러한 자동화는 기계적, 유압식, 공압식, 전기식, 전자식 및 컴퓨터 장치와 같은 다양한 수단으로 이루어지며 일반적으로 서로 결합됩니다.

산업 공정 용 범용 컨트롤러 중에는 프로그래머블 로직 컨트롤러, 독립 I / O 모듈 및 컴퓨터.

색인

• 1 현재 상황
• 2 역사
  • 2.1 산업 혁명
  • 2.2 포드 모터
  • 2.3 20 세기의 진보
• 3 특성
  • 3.1 낮은 운영 비용
  • 3.2 높은 생산성
  • 3.3 고품질
  • 3.4 높은 유연성
  • 3.5 높은 정보 정확도
  • 3.6 높은 보안 성
  • 3.7 높은 초기 비용
• 4 가지 유형
  • 4.1 고정 된 자동화
  • 4.2 프로그래밍 가능한 자동화
  • 4.3 유연한 자동화
• 5 응용 프로그램
  • 5.1 산업 4.0
  • 5.2 산업 로봇
  • 5.3 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러
• 6 예
  • 6.1 Audi의 자동화
  • 6.2 자동 생산 라인
• 7 참고

현재 상황

최근 산업 자동화는 생산성 향상, 품질 향상, 유연성 및 안전성과 같은 제조 공정의 엄청난 이점을 저비용으로 제공하여 다양한 산업 분야에서 인정 받고 있습니다..

인건비 절감, 전기 비용 및 재료비 절감, 측정 정확도 향상.

중요한 추세는 자동 검사 기능을 제공하기 위해 인공 시력을 많이 사용하는 것입니다. 또 다른 추세는 로봇 사용의 지속적인 증가입니다.

산업 공정에서의 에너지 효율은 이제 가장 높은 우선 순위 중 하나가되었습니다..

예를 들어, 반도체 회사는 전력 소비를 줄이고 효율성을 높이기 위해 범용 모터 및 펌프 제어에서 발견되는 8 비트 마이크로 컨트롤러 애플리케이션을 제공합니다.

세계 은행의 세계 개발 보고서 (World Development Report, 2018)는 산업 자동화가 노동자를 대체하지만 혁신은 새로운 산업과 일자리를 창출한다는 증거를 보여준다.

역사

설립 이래 산업 자동화는 이전에 수동으로 수행 한 활동.

산업 혁명

첫 번째 엔진과 증기 엔진의 도입으로 온도 조절기 및 압력 조절기와 같은 자동 제어 시스템에 대한 새로운 요구 사항이 생겼습니다.

1771 년에 최초의 완전 자동화 된 스핀 밀이 유압 동력에 의해 개발되었습니다. 1785 년 자동 제 분소가 개발되어 최초의 완전 자동화 된 산업 공정이되었습니다..

포드 모터

1913 년, Ford Motor Company는 자동차 산업을위한 조립 라인을 출시했습니다.이 조립 라인은 제조 업계의 선구적인 자동화 유형 중 하나로 여겨집니다.

그 전에는 숙련되고 비 숙련 된 근로자로 구성된 팀이 자동차를 만들었습니다. 생산 자동화로 포드 생산 속도가 개선되고 수익이 증가했습니다..

조립 라인과 자동차 대량 생산은 전 세계적으로 최초의 제품이었습니다. 자동차 조립 시간을 자동차 당 12 시간에서 약 1 시간 반으로 단축했습니다..

20 세기의 진보

제어실은 1920 년대에 일반적으로 사용되었습니다 .1930 년대 초까지는 공정 제어가 켜기 / 끄기 만이었습니다..

1930 년대에 제어 장치의 편차에 대한 응답으로 계산 된 변경을 수행 할 수있는 제어기가 도입되기 시작했습니다.

제어실은 코딩 된 색상 표시등을 사용하여 공장 근로자에게 신호를 보내 수동으로 변경했습니다.

1930 년대 일본은 부품 개발의 선두 주자였습니다. 첫 번째 마이크로 스위치, 보호 릴레이 및 고정밀 전기 타이머가 개발되었습니다..

1945 년 일본은 산업 재건 프로그램을 시작했습니다. 이 프로그램은 전 세계가 사용했던 오래된 방법과는 달리 새로운 기술을 기반으로했습니다..

일본은 산업 자동화 분야의 세계적인 선두 주자가되었습니다. Honda, Toyota 및 Nissan과 같은 자동차 회사는 수많은 신뢰할 수있는 고품질 자동차를 생산할 수 있습니다..

특징

기계화는 자동화 된 기계를 사용하는 작업의 수동 작업이지만 인간의 의사 결정에 따라 달라집니다.

자동화는 논리 프로그래밍 명령과 강력한 기계를 사용하여 인간의 참여를 대체하기 때문에 기계화에 대한 추가 단계를 나타냅니다.

낮은 운영 비용

산업 자동화를 통해 휴먼 워커와 관련된 휴가, 의료 및 보너스 비용이 제거됩니다. 마찬가지로, 연금 보험료, 상여금 등과 같이 직원이 가지고있는 다른 혜택도 필요하지 않습니다..

높은 초기 비용과 관련이 있지만 직원의 월급을 절약 할 수 있으므로 회사의 비용을 크게 절감 할 수 있습니다..

산업 자동화에 사용되는 장비와 관련된 유지 보수 비용은 일반적으로 고장이 나지 않기 때문에 낮습니다. 실패하면 컴퓨터 및 유지 보수 엔지니어 만 수리해야합니다..

높은 생산성

많은 기업들이 24 시간 동안 공장을 3 교대로 운영하기 위해 수 백명의 제조 인력을 고용하고 있지만, 휴일 및 유지 보수를 위해 여전히 폐쇄해야합니다.

산업 자동화는 제조 공장이 하루 24 시간, 주 7 일, 연중 무휴로 운영 될 수 있도록 회사의 목표를 충족시킵니다. 이는 조직의 생산성을 크게 향상시킵니다..

높은 품질

자동화는 인간과 관련된 오류를 완화합니다. 또한 로봇은 고갈 된 형태가 없기 때문에 균일 한 품질의 제품을 만들 수 있으며 심지어 다른 시간에 제조 할 수도 있습니다..

높은 유연성

새로운 작업이 조립 라인에 추가되면, 이는 작업자가 훈련을 받는데 필요합니다.

반면에 로봇은 모든 종류의 작업을 수행하도록 프로그래밍 할 수 있습니다. 이것은 제조 공정을 더 유연하게 만듭니다..

정보의 높은 정확성

수집 된 자동화 된 데이터를 사용하면이 데이터의 정확성을 높이고 주요 제조 정보를 분석하고 편집 비용을 줄일 수 있습니다.

이를 통해 프로세스를 개선하고 낭비를 줄이려면 올바른 결정을 내릴 수 있습니다..

높은 보안 성

산업 자동화는 위험한 상황을 다루기 위해 로봇을 배치함으로써 근로자에게 생산 라인을 안전하게 할 수 있습니다..

높은 초기 비용

인간 생산 라인에서 자동 생산 라인으로의 변경과 관련된 초기 투자는 매우 높습니다..

또한이 정교한 새 장비를 다루는 직원 교육에는 많은 비용이 소요됩니다..

유형

고정 자동화

높은 생산 속도를 달성하기 위해 반복적이고 고정 된 작업을 실행하는 데 사용됩니다..

고정 된 시퀀스 프로세스 또는 어셈블리 작업을 자동화하기 위해 특정 목적 장비를 사용합니다. 작동 순서는 장비 구성에 따라 결정됩니다.

프로그래밍 된 명령은 기어, 배선 및 다른 하드웨어로 쉽게 변경 될 수없는 형태로 기계에 포함되어 있습니다.

이러한 형태의 자동화는 높은 초기 투자와 높은 생산 속도를 특징으로합니다. 따라서 대량 생산되는 제품에 적합합니다..

프로그래밍 가능한 자동화

이는 일괄 적으로 제품을 제조하는 자동화의 한 형태입니다. 제품은 한 번에 수십에서 수천 개 단위의 배치로 제조됩니다..

각각의 새로운 배치에 대해 생산 장비는 새로운 유형의 제품에 맞게 재 프로그래밍해야합니다. 이 재 프로그래밍은 시간을 필요로하며 비생산적인 시간이 있고 각 배치마다 생산이 진행됩니다.

생산 속도는 고정 된 자동화보다 일반적으로 낮습니다. 왜냐하면 장비가 제품의 전문화가 아닌 제품 변경을 촉진하도록 설계 되었기 때문입니다.

이 자동화 시스템의 예로는 수치 제어 기계, 산업용 로봇, 제철소 등이 있습니다..

유연한 자동화

이 시스템을 통해 자동 제어 장비가 제공되어 각 제품에 대한 변경 작업에 큰 유연성을 제공합니다. 그것은 프로그램 가능한 자동화의 연장이다.

프로그램 가능한 자동화의 단점은 새로운 제품 배치마다 생산 장비를 다시 프로그래밍하는 데 필요한 시간입니다. 이것은 생산 시간을 잃어 버리게되는데 비싸다..

유연한 자동화에서 재 프로그래밍은 생산 장비를 그대로 사용할 필요없이 컴퓨터 단말기에서 신속하고 자동으로 수행됩니다..

이러한 변화는 인간 조작원에 의한 코드 형태로 주어진 지시를 통해 이루어진다..

따라서 일괄 적으로 제품을 그룹화 할 필요는 없습니다. 그것은 서로 다른 제품의 혼합물을 생산할 수 있습니다..

응용 프로그램

산업 4.0

산업 자동화의 부상은 산업 4.0으로 더 잘 알려진 "제 4의 산업 혁명"과 직접 관련이 있습니다. 원래 독일에서 온 Industry 4.0은 수많은 장치, 개념 및 기계를 다루고 있습니다..

Industry 4.0은 인터넷상의 다양한 물리적 객체를 완벽하게 통합하고, 가상 표현을 통해 완벽하게 통합되며, 제조 프로세스의 개선을 추가하기 위해 소프트웨어 / 하드웨어를 연결하는 산업 Internet of Things와 함께 작동합니다.

이러한 새 기술을 사용하면 더 똑똑하고 안전하며 고급 제조가 가능합니다. 이전보다 더욱 안정적이고 일관되고 효율적인 제조 플랫폼을 열어 라..

산업 4.0은 많은 제조 분야를 다루며 시간이지나면서 계속해서 그렇게 할 것입니다.

산업용 로봇

산업용 로봇 공학은 기계 가공, 용접, 도장, 조립 및 재료 취급과 같은 여러 제조 공정에서 도움이되는 산업 자동화 분야입니다.

산업용 로봇은 다양한 기계적, 전기적 및 소프트웨어 시스템을 사용하여 높은 정밀도와 속도를 제공하며 인간의 성능을 훨씬 능가합니다.

이 시스템은 하나의 로봇이 하루 24 시간 동안 유지 보수가 거의 필요 없거나 전혀 작동하지 않을 정도로 개선되고 개선되었습니다. 1997 년에는 70 만 대의 산업용 로봇이 사용되었고 2017 년에는 180 만 개로 증가했습니다..

프로그래머블 로직 컨트롤러

산업 자동화는 PLC (Programmable Logic Controller)를 제조 프로세스에 통합합니다. 이들은 간단한 프로그래밍을 통해 입력 및 출력 제어를 변경할 수있는 처리 시스템을 사용합니다.

PLC는 다양한 입력을 수신하고 다양한 로직 출력을 반환 할 수 있습니다. 입력 장치는 센서이고 출력 장치는 모터, 밸브 등입니다..

PLC는 컴퓨터와 유사합니다. 그러나 컴퓨터가 계산을 위해 최적화되어 있지만 PLC는 제어 작업에 최적화되어 있으며 산업 환경에서 사용됩니다.

진동, 고온, 습도 및 소음을 ​​처리하기 위해 논리를 기반으로 한 프로그래밍에 대한 기본 지식 만 필요합니다.

PLC가 제공하는 가장 큰 장점은 유연성입니다. 그들은 다양한 제어 시스템을 운영 할 수 있습니다. 그들은 제어 시스템을 변경하기 위해 시스템을 재배 선할 필요가 없습니다. 이러한 유연성으로 인해 복잡하고 다양한 시스템에서 수익을 올릴 수 있습니다..

예제들

자동차 산업는 1-1.6 %의 에러율을 갖는 엔진의 피스톤을 설치 수동으로 수행하기 위해 사용. 현재이 같은 작업은 오류율이 0.0001 % 인 자동화 된 기계로 수행됩니다..

AI (Artificial Intelligence)는 자동 레이블 부착을 위해 로봇과 함께 사용되며 자동 팔레 타이 징 장치로 로봇 팔을 사용하고 레이블을 지정할 제품을 AI로 감지합니다.

Audi의 자동화

독일의 Audi 공장에서는 로봇 수가 800 명에 달합니다. 지루한 반복 테스트와 마찬가지로 대부분의 무거운 작업과 잠재적으로 위험한 용접 작업을 수행합니다..

Audi의 자동화의 장점 중 하나는 교육 없이도 훨씬 높은 생산성과 낮은 요구 사항입니다..

Audi에서 사용 된 로봇은 훈련받지 않은 직원이 이전에했던 위험한 작업에 대한 책임이있을뿐만 아니라 공장 운영을 개선하기 위해 분석되고 사용될 수있는 많은 양의 데이터를 수집합니다.

그러나 로봇이 수행 할 수없는 작업과 인간이 더 잘 처리 할 수있는 작업이 있습니다..

가장 위험한 작업을 수행하고 이러한 작업의 효율성과 생산성을 향상시킴으로써 Audi는 고도로 숙련 된 전문 인력을 유치하여 인간에 중점을 둔 작업을 수행 할 수 있습니다.

자동 생산 라인

스테이션 사이에서 부품을 이동시키는 전송 시스템으로 연결된 일련의 워크 스테이션으로 구성됩니다.

이 라인은 일반적으로 긴 생산 가동을 위해 구성되기 때문에 고정 자동화의 예입니다.

각 스테이션은 특정 가공 작업을 수행하도록 설계되어 조각 또는 제품이 라인을 따라 움직일 때마다 단계적으로 만들어집니다.

많은 부품들이 동시에 처리되도록 라인의 정상 동작에서, 조각들은 광고 부분의 각주기 완료 제조, 각 스테이션에서 처리.

발생하는 다양한 작업은 순서가 정해져 있어야하며, 라인이 효율적으로 작동하도록 적절하게 조정되어야합니다..

현대 자동화 라인은 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 이들은 작동에 필요한 타이밍 및 시퀀싱 기능 유형을 수행 할 수 있습니다.

참고 문헌

1. 테리 M. Brei (2018). 산업 자동화 란 무엇입니까? Sure Controls Inc. 촬영처 : surecontrols.com.
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5. 브리태니커 백과 사전 (2018). 자동화 및 로봇 공학의 응용. 찍은 것 : britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). 산업 자동화 : 제조 응용 프로그램 및 현재 상태 및 향후 전망에 대한 간략한 역사. 세라시 찍은 것 : cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). 공장 자동화, 독일 예제. 촬영지 : eagletechnologies.com.