シェア:
産業オートメーションの歴史、特徴、種類と用途
の 産業オートメーション 人間のオペレータを必要とせずに、業界内のさまざまな機械やプロセスの自動操作を可能にするために、コンピュータ、ロボット、情報技術などの制御システムを通じて使用される技術です。.
それは、人間の意思決定やコマンド対応の手作業を、機械化された機器や論理的なプログラミングコマンドの使用に置き換えることを目指しています。.
これまで、自動化システムは1日24時間稼働することができ、給与や給付などの人間のオペレータに関連するコストを削減できるため、自動化の目的は生産性を向上させることでした。.
この自動化は、一般に互いに組み合わされた、機械式、油圧式、空圧式、電気式、電子式、およびコンピューター装置などの様々な手段によって達成されてきた。.
産業用プロセス用の汎用コントローラには、プログラマブルロジックコントローラ、独立したI / Oモジュール、およびコンピュータがあります。.
索引
- 1現状
- 2歴史
- 2.1産業革命
- 2.2フォードモーター
- 2.3 20世紀の進歩
- 3つの特徴
- 3.1運用コストの削減
- 3.2高い生産性
- 3.3高品質
- 3.4高い柔軟性
- 3.5情報の高精度
- 3.6高いセキュリティ
- 3.7高いイニシャルコスト
- 4種類
- 4.1固定オートメーション
- 4.2プログラマブルオートメーション
- 4.3柔軟な自動化
- 5アプリケーション
- 5.1インダストリー4.0
- 5.2産業用ロボット
- 5.3プログラマブルロジックコントローラ
- 6例
- 6.1アウディのオートメーション
- 6.2自動生産ライン
- 7参考文献
現状
最近、産業用オートメーションは、生産性、品質、柔軟性、安全性などの製造プロセスにおける多大な利点により、さまざまな種類の業界で受け入れられています。.
それはまた、省力化、電気代および材料費、ならびに測定のより高い精度においても利点を有する。.
重要な傾向は、自動検査機能を提供するための人工視覚の利用拡大です。もう一つの傾向はロボットの使用の継続的な増加です.
工業プロセスにおけるエネルギー効率は今や最優先事項の一つとなっています.
例えば、半導体企業は、電力消費を削減し、それによって効率を向上させるために、汎用モータおよびポンプ制御に見られる8ビットマイクロコントローラアプリケーションを提供しています。.
世界銀行のWorld Development Report 2018は、産業オートメーションが労働者を追い出したが、イノベーションは新しい産業と雇用を生み出すという証拠を示しています.
歴史
産業用オートメーションは、創業以来、以前は手動で行われていた活動との間で大きな進歩を遂げました.
産業革命
最初のエンジンと蒸気エンジンの導入により、温度調整器や圧力調整器などの自動制御システムに対する新たな要件が生まれました。.
1771年に水力を動力源とする最初の全自動スピンミルが発明されました。 1785年に自動製粉機が開発され、最初の全自動工業プロセスになりました。.
フォードモーター
1913年、フォードモーターカンパニーは自動車製造用の組立ラインを発表しました。これは製造業における先駆的なタイプのオートメーションの1つと考えられています。.
それ以前は、熟練した熟練していない労働者のチームによって自動車が製造されていました。生産の自動化によりFord生産率が向上し利益が増加.
自動車の組立ラインと大量生産は、世界で初めてその種類のものでした。自動車の組み立て時間を自動車1台あたり12時間から約1時間半に短縮.
20世紀の進歩
制御室は1920年代に一般的になり、1930年代初頭までプロセス制御はオン/オフのみでした.
1930年代に制御装置からの逸脱に応答して計算された変更を加える能力を持つ、制御装置が導入され始めました.
制御室は、手動で特定の変更を加えるために工場労働者に信号を送るためにコード化されたカラーライトを使用.
1930年代、日本は部品開発のリーダーでした。初のマイクロスイッチ、保護リレー、高精度電気タイマーを開発.
1945年、日本は産業再建計画を開始しました。このプログラムは、他の国々で使用されていた時代遅れの方法とは異なり、新しいテクノロジに基づいていました。.
日本は産業オートメーションの世界的リーダーになりました。ホンダ、トヨタ、日産などの自動車会社は、信頼性の高い高品質の自動車を数多く生産することができます。.
特徴
機械化は、電動機械を使用したタスクの手動操作ですが、人間の意思決定次第です。.
自動化は、人間の参加を論理プログラミングコマンドと強力な機械の使用に置き換えるので、機械化への追加のステップを表します。.
運用コストを削減
産業用オートメーションを使用すると、人件費に関連する休暇、医療、およびボーナスのコストが削減されます。同様に、年金保障、賞与など、従業員が持っている他の給付も必要としません。.
初期費用が高いことに関係していますが、毎月の労働者の給料が節約され、それが会社の大幅な節約につながります。.
産業オートメーションに使用される機器に関連するメンテナンスコストは、通常は故障しないため、低くなります。それらが失敗した場合、コンピュータとメンテナンスエンジニアだけがそれを修理するべきです.
高い生産性
多くの企業は、最大24時間、3シフトのプラントを稼働させるために何百人もの製造担当者を雇っていますが、それでも休日やメンテナンスのために閉鎖する必要があります。.
産業オートメーションは会社の目的を満たしており、製造工場は1日24時間、週7日、年365日稼働することができます。これにより、組織の生産性が大幅に向上します。.
高品質
自動化は人間に関連した誤りをなだめる。さらに、ロボットはいかなる種類の疲労もなく、結果として均一な品質の製品になります。.
高い柔軟性
新しい作業が組立ラインに追加された場合、それはトレーニングの人間のオペレータに必要となります.
一方、ロボットはあらゆる種類の作業を実行するようにプログラムできます。これは製造工程をより柔軟にする.
高精度な情報
収集された自動化されたデータは、このデータの非常に正確な、主要な製造情報の分析を可能にし、編集のコストを削減します.
これにより、プロセスを改善して無駄を削減しようとするときに正しい決定を下すことができます。.
高セキュリティ
産業オートメーションは危険な状況を操縦するためにロボットを配備することにより生産ラインを労働者にとって安全にすることができる.
高い初期コスト
人間の生産ラインから自動生産ラインへの変更に伴う初期投資は非常に高いです.
さらに、この洗練された新しい機器を取り扱うために従業員を訓練することはかなりの費用がかかります.
タイプ
固定オートメーション
高い生産率を達成するために、繰り返しの固定作業を実行するために使用されます。.
特定の目的の機器を使用して、固定シーケンスプロセスや組み立て作業を自動化します。操作の順序は装置の構成によって決まります.
プログラムされたコマンドは、製品間で簡単に変更できないギア、配線、およびその他のハードウェアの形でマシンに含まれています。.
この形式の自動化は、高い初期投資と高い生産率を特徴としています。そのため、大量生産される製品に適しています.
プログラマブルオートメーション
バッチで製品を製造するための自動化の一種です。製品は一度に数十から数千単位の範囲のバッチで製造されています.
新しいバッチごとに、製造装置を新しいタイプの製品に適合させるようにプログラムし直す必要があります。この再プログラミングには時間がかかり、非生産的な期間の後に各バッチの生産が続きます。.
装置は製品の専門化をするのではなく、製品の変更を容易にするように設計されているので、生産率は一般に固定オートメーションよりも低い。.
この自動化システムの例は、数値制御機械、産業用ロボット、製鉄所などです。.
柔軟な自動化
このシステムでは自動制御装置が提供され、それは各製品の変更を行うための大きな柔軟性を提供します。プログラマブルオートメーションの拡張です.
プログラマブルオートメーションの短所は、新しい製品バッチごとに製造装置を再プログラムするのに必要な時間です。これは製造時間を浪費することになり、費用がかかります.
フレキシブルオートメーションでは、生産設備をそのまま使用しなくても、コンピュータ端末で迅速かつ自動的に再プログラミングが行われます。.
これらの変更は人間のオペレータによってコードの形で与えられる指示を通してなされる.
したがって、製品をバッチにまとめる必要はありません。それは次々に異なる製品の混合物を作り出すことができます.
アプリケーション
インダストリー4.0
産業オートメーションの台頭は、インダストリー4.0としてよく知られている「第4次産業革命」に直接関係しています。インダストリー4.0は、ドイツの出身で、数多くの機器、コンセプト、そして機械をカバーしています。.
Industry 4.0は、インターネット上のさまざまな物理オブジェクトを仮想的に表現することで完全に統合された工業用モノのインターネットと、製造工程の改良を加えるためのソフトウェア/ハードウェアとの連携により動作します.
これらの新しいテクノロジを使用すると、よりスマートで安全かつ高度な製造を実現できます。以前よりも信頼性が高く、一貫性があり効率的な製造プラットフォームを開く.
インダストリー4.0は製造の多くの分野をカバーしており、時間が経つにつれてそうし続けるでしょう.
産業用ロボット
産業用ロボット工学は、機械加工、溶接、塗装、組立、材料の処理など、さまざまな製造プロセスを支援する産業オートメーションの一部門です。.
産業用ロボットは、人間のパフォーマンスをはるかに超える高精度と速度を可能にするために、さまざまな機械的、電気的、およびソフトウェアシステムを使用しています.
これらのシステムは、1台のロボットが1日24時間、ほとんど、あるいはまったくメンテナンスなしで動作できるように改訂され、改良されました。 1997年には70万台の産業用ロボットが使用されていましたが、2017年には180万台に増えました。.
プログラマブルロジックコントローラ
産業用オートメーションは、製造工程にプログラマブルロジックコントローラ（PLC）を組み込んでいます。これらは、簡単なプログラミングによって、入出力制御を変えることを可能にする処理システムを使用します。.
PLCはさまざまな入力を受け取り、さまざまなロジック出力を返すことができます。入力装置はセンサーであり、出力装置はモーター、バルブなどです。.
PLCはコンピュータに似ています。ただし、コンピュータは計算用に最適化されていますが、PLCは制御タスク用および産業環境での使用用に最適化されています。.
振動、高温、湿度、騒音に対処するためには、ロジックに基づいたプログラミングの基本的な知識しか必要とされないように設計されています。.
PLCがもたらす最大の利点は、その柔軟性です。彼らはさまざまな制御システムを操作することができます。制御システムを変更するためにシステムを再配線する必要がなくなります。この柔軟性により、複雑で多様なシステムに利益をもたらします。.
例
自動車業界では、エンジンへのピストンの取り付けは手動で行われ、エラー率は1〜1.6％でした。現在、これと同じタスクが自動化されたマシンで行われており、エラー率は0.0001％です。.
人工知能（AI）は、自動ラベル貼付装置としてロボットアームを使用して自動ラベリングを行うためのロボット工学、およびラベリング対象の製品を検出するためのAIを使用するために使用されます。.
アウディのオートメーション
ドイツのアウディ工場では、ロボットの数は800人の従業員とほぼ同じです。面倒な繰り返しのテストと同様に、それらはほとんどの重い作業と潜在的に危険な溶接を行います.
アウディの自動化の利点の中には、トレーニングを必要としない労働者のはるかに高い生産性と低い要件があります。.
アウディで使用されているロボットは、訓練を受けていない従業員が以前行った危険な作業に対して責任があるだけでなく、工場の操業を改善するために分析および使用することができる大量のデータを収集します。.
しかし、ロボットが実行することができないタスクがまだあり、人間はよりうまく対処する準備ができています.
最も危険な仕事を引き受け、それらの仕事の効率と生産性を向上させることによって、アウディは人間に焦点を合わせた仕事を実行するためにより高度に訓練されたそして専門の労働者を引き付けることができます.
自動生産ライン
ステーション間で部品を移動させるために移送システムで接続された一連のワークステーションで構成されています。.
これらのラインは通常、長期生産用に構成されているため、これは固定自動化の例です。.
各ステーションは特定の処理操作を実行するように設計されているため、ピースまたは製品はラインに沿って移動しながら段階的に作成されます。.
ラインの通常の操作では、ピースは各ステーションで処理されるため、多数のピースが同時に処理され、ラインの各サイクルで完成したピースが生成されます。.
行が効率的に機能するように、行われるさまざまな操作を順序付けして適切に調整する必要があります。.
現代の自動化ラインはプログラマブルロジックコントローラによって制御されます。これらは、動作に必要なタイプのタイミングおよびシーケンス機能を実行できます。.
参考文献
- Terry M. Brei（2018）。産業用オートメーションとはSure Controls Inc.撮影者：surecontrols.com.
- ウィキペディア、フリー百科事典（2018）。自動化撮影元：en.wikipedia.org.
- 電気技術（2018年）。産業用オートメーションとは産業用オートメーションの種類撮影者：electricaltechnology.org.
- Unitronics（2018）産業用オートメーションとは撮影者：unitronicsplc.com.
- ブリタニカ百科事典（2018）。オートメーションとロボット工学の応用撮影者：britannica.com.
- アダムロビンソン（2014）。産業用自動化製造業応用の簡単な歴史と現状と将来展望セラシス撮影元：cerasis.com.
- イーグルテクノロジーズ（2013）。ファクトリーオートメーション、ドイツの例へ。撮影者：eagletechnologies.com.