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公司流程的自动化

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公司流程的自动化

自动化,一种制造系统,旨在利用机器的能力来执行人类以前执行的某些任务,并在无需人工干预的情况下控制操作顺序。术语“自动化”也已用于描述非制造系统,在该系统中,编程或自动设备可以独立于人为控制或半独立于人为操作。在通信,航空和航天中,诸如自动电话交换设备,自动驾驶仪和自动制导与控制系统之类的设备被用来比人类更快或更更好地执行各种任务。

自动化阶段

如下所述,自动化制造源自经济力量与技术创新之间的密切关系,例如分工,能源转移和工厂机械化,以及转移机器和反馈系统的发展。

分工(即将制造或服务交付过程减少到最小的独立阶段)是在18世纪下半叶发展起来的,首先由英国经济学家亚当·史密斯(Adam Smith)进行了分析。在他的著作《国家财富的性质和原因研究》(1776年)中。在制造业中,分工可以提高生产率并降低工人的专业化水平。

机械化是向自动化发展的下一个必要阶段。分工所允许的工作简化也使得能够设计和制造能够复制工人动作的机器。随着能量传输技术的发展,这些专用机器变得机动化,从而提高了生产效率。能源技术的发展也催生了工厂生产系统,因为所有工人和机器都必须位于能源旁边。

转移机是一种用于将工件从一种专用机床移动到另一种专用机床的设备,可以将其适当地定位以用于下一个加工操作。工业机器人最初是为在危险环境中为工人执行简单任务而设计的,如今,它们已经非常熟练,可用于移动,搬运和定位轻重零件,从而执行移载机的所有功能。实际上,这些是几台单独的机器,乍一看都集成到其中。

在1920年代,汽车工业将这些概念组合到一个集成的生产系统中。该装配线系统的目标是降低价格。尽管有最新的发展,但这是大多数人将自动化这个术语与之联系在一起的生产系统。

反馈

反馈原理是所有自动控制机制的基本要素,它使设计人员能够为机器配备自校正功能。反馈回路或循环是一种机械,气动或电子设备,可检测诸如温度,大小或速度之类的物理量,并将其与已建立的标准进行比较,并执行将测量量保持在一定范围内所需的那些预编程操作可接受标准的限制。

反馈原理已经使用了几个世纪。一个著名的例子是苏格兰工程师詹姆斯·瓦特(James Watt)于1788年发明的球形调节器,用于控制蒸汽机的速度。众所周知的家用恒温器是反馈装置的另一示例。

在制造和生产中,反馈回路需要确定可接受的极限值以进行过程。测量这些物理特性并将其与极限值集进行比较,并且反馈系统能够校正过程,以使测量的元素符合标准。借助反馈设备,机器可以启动,停止,加速,减速,计数,检查,检查,比较和测量。这些操作通常适用于各种生产操作。

在计算中使用

计算机或计算机的出现极大地促进了在制造过程中使用反馈回路。结合起来,计算机和反馈回路允许开发数控机床(其运动由穿孔的纸或磁带控制)和加工中心(可以执行几种不同加工操作的机床)。

微处理器和计算机组合的出现促进了计算机辅助设计和制造(CAD / CAM)技术的发展。使用这些系统,设计人员可以跟踪零件的平面图,并借助鼠标,手写笔或其他数据输入设备指示零件的尺寸。确定草图后,计算机将自动生成指令,以指导加工中心制造零件。

允许使用自动化扩展的另一项进步是柔性制造系统(FMS)。 FMS已将自动化带给了那些生产量不足不能证明完全自动化的公司。从生产的每个阶段的调度到库存和工具利用率水平的出现,一台计算机都用于监视和指导工厂的整个运营。

此外,除了制造业之外,自动化对经济的其他领域也产生了巨大的影响。小型计算机用于称为文字处理器的系统中,在现代办公中已成为一种规范。该技术将一台小型计算机与阴极射线监视器屏幕,打字机键盘和打印机结合在一起。它们用于编辑文本,准备字母等。该系统能够执行许多其他任务,从而提高了办公效率。

工业自动化

工业自动化(自动化;来自古希腊汽车公司:自我指导)是指使用计算机化的机电系统或元件代替人工操作员来控制机械和/或工业过程。

自动化作为一门工程学科比单纯的控制系统要广泛,涵盖了工业仪表,包括现场传感器和变送器,监控系统,数据传输和收集系统以及应用程序。实时软件来监视和控制工厂运营或工业过程。

最早的简单机器用一种人力来代替一种努力,例如用滑轮系统或杠杆来举起重物。这些机器后来能够代替自然形式的可再生能源,例如风,潮汐或水流来替代人类能源。

帆船取代了划艇。后来,某些形式的自动化由发条或类似的设备使用某种形式的人工动力源控制-一些弹簧,引导的水或蒸汽流产生简单而重复的动作,例如移动人物,音乐或游戏。这些具有人类人物特征的装置被称为自动机,最早可追溯到公元前300年。

1801年,使用打孔卡的自动织机的专利授予了彻底改变纺织业的约瑟夫·玛丽·提花。

当今自动化中最明显的部分可能是工业机器人技术。一些优点是可重复性,更严格的质量控制,更高的效率,与业务系统的集成,提高的生产率和减少的工作量。一些缺点是资金需求大,灵活性严重下降以及对维护的依赖增加。例如,日本发现有许多工业机器人无法适应生产需求的急剧变化并且无法证明其高昂的初始成本时,便有必要撤回该机器人。

到20世纪中叶,自动化已经使用小型机制以简单的机制来自动化简单的制造任务,并且已经小规模存在了许多年。但是,只有随着数字计算机的添加(和发展),该概念才变得真正可行,数字计算机的灵活性允许处理任何类型的任务。具有速度,计算能力,价格和尺寸的组合的数字计算机在1960年代开始出现。在此之前,工业计算机仅是模拟计算机和混合计算机。从那以后,数字计算机开始控制最简单,重复,半专业和专门的任务,食品生产和检验中有一些明显的例外。一位著名的匿名谚语说:“对于许多非常变化的任务,很难替代人类,因为他们很容易在各种各样的任务中接受再培训,而且,它们是由未经培训的人员以低成本生产的。”

在许多工作中,没有立即的自动化风险。在许多任务中,还没有发明能够与人眼争夺准确性和确定性的设备。人类的听力也没有。最无用的人类可以比任何自动设备识别和区分更多的本质。人类识别,语言识别和语言生成模式的技能超出了自动化工程师的期望。

专用计算机用于通过传感器读取现场输入,并根据其程序通过执行器生成到现场的输出。这导致了控制精确的动作,从而可以对任何工业过程进行严格控制。(人们担心这些设备很容易受到2000年错误的影响,并带来灾难性的后果,因为它们在工业界非常普遍)。

有两种不同的类型:DCS或分布式控制系统,以及PLC或可编程逻辑控制器。前者以前面向类似过程,而后者则用于离散过程(零和一)。当前,两个团队越来越相似,并且两个团队都可以用于各种流程。

人机界面(HMI)或人机界面(CHI),正式称为人机界面,通常用于与PLC和其他计算机进行通信,以执行诸如输入和监视温度或压力以进行自动控制的任务。或响应警报消息。监视和控制这些接口的服务人员称为站点工程师。

涉及计算机的另一种自动化形式是自动化测试,其中计算机控制自动测试设备,该设备被编程为模拟手动测试应用程序的人员。这通常伴随着自动工具来生成特殊指令(写为计算机程序),这些指令将自动测试设备定向到准确的方向以完成测试。

自动化与社会

自动化为工业化国家大多数工人的空闲时间和实际工资的增长做出了巨大贡献。它还增加了产量并降低了成本,使汽车,冰箱,电视,电话和其他产品可供更多人使用。

工作

但是,并非所有自动化结果都是积极的。一些观察家认为,自动化导致生产过剩和浪费,导致工人疏远并导致失业。在所有这些问题中,最受关注的问题是自动化与失业之间的关系。某些经济学家认为,自动化对失业几乎没有影响。他们争辩说,工人是被招聘的,而不是失业的,并且通常是他们被雇用在同一公司内的其他领域,或者在尚未自动化的另一家公司从事同一工作。

其他人则认为,自动化所创造的工作要多于其消除的工作。他指出,尽管有些工人可能失业,但生产自动化机械的行业所创造的就业机会要多于被淘汰的工人。为了支持这种观点,经常以计算机行业为例。企业高管经常同意,尽管计算机已经取代了许多工人,但该行业本身在计算机制造,销售和维护方面创造的就业机会要比设备消除的就业机会多。

另一方面,有些工会领导人和经济学家肯定自动化会导致失业,如果不加以控制,它将导致建立一支庞大的失业人员队伍。他们坚持认为,公共行政部门和服务部门创造的就业机会的增长已经吸收了由于自动化而失业的人,而对于这些部门,政府计划将被饱和或减少。自动化与失业之间的真正关系。

自动化水平

自动化系统的概念可以应用于工厂运营的不同级别。我们通常将自动化的概念与单个机器的生产联系起来。但是,机器本身的生产是由子系统自身创建的,子系统本身可以实现自动化。

我们可以确定生产工厂中五个可能的自动化级别,并通过下图进行说明。

过程自动化

自动化系统的基本要素

  • 能源:完成过程并运行系统程序:指导过程控制系统:执行指令

过程自动化

进行自动化流程的能量

自动化系统用于操作某些过程。驱动过程以及控制器都需要能量。

能源类型

  • 电气,机械,热

替代来源:化石燃料,水能,太阳能,风能。

过程能源

在生产中,术语“过程”是指在工件上执行的制造操作。

  • 物料搬运功能还需要能源,物料的装卸,工作站之间的物料运输。

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自动化电源

以下功能需要电源。

控制单元-现代控制器使用电力读取程序指令,执行控制计算并通过将命令传输到执行器设备来执行指令。

激活控制信号的电源:控制单元发送的命令由称为执行器的机电设备执行。命令通常通过低压控制信号传输。

信息的收集和处理:必须收集系统的信息并将其用作控制算法中的输入数据。另外,可能有必要跟踪过程性能或产品质量。这些功能需要能量,尽管数量不多。

程序

占空比程序

在工作周期内执行制造零件的过程步骤。也就是说,在每个工作周期中,都会生产零件(尽管在某些操作中会生产多个零件)。这些步骤在占空比计划中指定。

过程参数:这些是过程输入,例如烤箱温度或定位系统中的坐标。

过程变量:这些是过程输出,例如烤箱的实际温度或坐标系中的当前位置。

程序化工作周期中的决策

操作员交互:尽管指令程序旨在在没有人为干预的情况下运行,但是控制单元可能需要操作员提供的输入数据才能运行。

不同的零件或产品样式:可以对自动化系统进行编程,以对不同的零件或产品样式执行不同的工作周期。

工作起始单元的变化:在许多制造操作中,初始工件不一致,因此可能需要其他步骤。

控制系统

自动化系统的控制系统允许执行程序和执行其定义功能的过程。控制系统可以有两种类型:

  • 闭环控制系统开环控制系统。

封闭循环

在闭环控制系统中,将输出变量与输入参数进行比较,并且使用两者之间的任何差异来使输出与输入匹配。

过程自动化

开放周期

开环控制系统在没有反馈回路的情况下运行,没有测量输出变量,因此输出的实际值与输入参数中的期望值之间没有比较。

过程自动化

先进的自动化功能

与改善设备性能和安全性有关的功能,例如:

  • 安全监控,维护和维修诊断,错误检测和故障恢复。

安全监控

安全系统响应:

  • 停止系统打开声音警报降低进程速度采取措施纠正安全漏洞

传感器类型:

  • 极限光电温度烟压视觉

维修诊断

自动化系统协助识别潜在或当前故障或故障源的能力。

  • 状态监控故障诊断维修程序建议

故障发生后,在系统中使用计算机控制来自动采取必要的纠正措施,以恢复正常运行。

脚步:

  • 错误检测,错误恢复。

错误检测

使用自动化系统中可用的传感器确定何时发生偏差或故障,正确解释传感器信号并分类错误。

错误分类:

  • 随机误差系统误差像差

在集成制造单元中检测错误的步骤:错误类别及其可能引起的故障

过程自动化

错误恢复

应用必要的纠正措施来克服该错误并使系统恢复正常运行。

策略:

  • 在当前工作周期结束时进行调整在当前周期中进行调整停止该流程以应用纠正措施停止该流程并寻求帮助

集成制造单元中的错误修复;对操作过程中发现的错误必须采取的可能的纠正措施

过程自动化

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