Αυτοματοποίηση τεχνολογικών διαδικασιών
Η αυτοματοποίηση των διαδικασιών παραγωγής είναι η κύρια κατεύθυνση προς την οποία κινείται αυτή τη στιγμή η μεταποίηση σε όλο τον κόσμο. Όλα όσα προηγουμένως εκτελούσε ο ίδιος ο άνθρωπος, οι λειτουργίες του, όχι μόνο σωματικές, αλλά και πνευματικές, περνούν σταδιακά στην τεχνολογία, η οποία η ίδια εκτελεί τεχνολογικούς κύκλους και ασκεί έλεγχο πάνω τους. Αυτό είναι το κύριο ρεύμα της σύγχρονης τεχνολογίας τώρα. Ο ρόλος ενός ανθρώπου σε πολλές βιομηχανίες περιορίζεται πλέον σε απλώς έναν ελεγκτή έναντι ενός αυτόματου ελεγκτή.
Στη γενική περίπτωση, ο όρος «έλεγχος διαδικασίας» νοείται ως ένα σύνολο λειτουργιών που είναι απαραίτητες για την έναρξη, τη διακοπή της διαδικασίας, καθώς και για τη διατήρηση ή την αλλαγή στην απαιτούμενη κατεύθυνση των φυσικών μεγεθών (δείκτες διεργασίας). Μεμονωμένα μηχανήματα, κόμβοι, συσκευές, συσκευές, συγκροτήματα μηχανών και συσκευές που πρέπει να ελέγχονται, που εκτελούν τεχνολογικές διαδικασίες, ονομάζονται αντικείμενα ελέγχου ή ελεγχόμενα αντικείμενα στον αυτοματισμό. Τα διαχειριζόμενα αντικείμενα είναι πολύ διαφορετικά ως προς τον σκοπό.
Αυτοματοποίηση τεχνολογικών διαδικασιών — αντικατάσταση της σωματικής εργασίας ενός ατόμου που δαπανάται για τη διαχείριση μηχανισμών και μηχανών μέσω της λειτουργίας ειδικών συσκευών που παρέχουν αυτόν τον έλεγχο (ρύθμιση διαφόρων παραμέτρων, επίτευξη ορισμένης παραγωγικότητας και ποιότητας του προϊόντος χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση) .
Η αυτοματοποίηση των διαδικασιών παραγωγής καθιστά δυνατή την αύξηση της παραγωγικότητας της εργασίας πολλές φορές, τη βελτίωση της ασφάλειας, της φιλικότητας προς το περιβάλλον, τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων και την αποτελεσματικότερη χρήση των πόρων παραγωγής, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου δυναμικού.
Η αυτοματοποίηση των τεχνολογικών διαδικασιών και της παραγωγής δεν σημαίνει ότι αυτές οι διαδικασίες είναι δυνατές χωρίς ανθρώπινη εργασία. Η ανθρώπινη εργασία παραμένει σήμερα η βάση της παραγωγής, μόνο που αλλάζει η φύση και το περιεχόμενό της. Οι λειτουργίες του σχεδιασμού αυτόματων συσκευών, της περιοδικής προσαρμογής τους, της ανάπτυξης και της εισαγωγής προγραμμάτων εμπίπτουν σε ένα άτομο, το οποίο απαιτεί ειδικούς υψηλής ειδίκευσης και, γενικά, η εργασία των ανθρώπων γίνεται πιο περίπλοκη.
Κάθε τεχνολογική διαδικασία δημιουργείται και υλοποιείται με συγκεκριμένο σκοπό. Παραγωγή του τελικού προϊόντος ή για να ληφθεί ένα ενδιάμεσο αποτέλεσμα. Ο σκοπός λοιπόν της αυτοματοποιημένης παραγωγής μπορεί να είναι η ταξινόμηση, η μεταφορά, η συσκευασία του προϊόντος. Ο αυτοματισμός παραγωγής μπορεί να είναι πλήρης, πολύπλοκος και μερικός.
Ο μερικός αυτοματισμός συμβαίνει όταν μια λειτουργία ή ένας ξεχωριστός κύκλος παραγωγής πραγματοποιείται σε αυτόματη λειτουργία. Στην περίπτωση αυτή επιτρέπεται περιορισμένη συμμετοχή ατόμου σε αυτό.Τις περισσότερες φορές, ο μερικός αυτοματισμός λαμβάνει χώρα όταν η διαδικασία προχωρά πολύ γρήγορα για να συμμετέχει πλήρως το ίδιο το άτομο σε αυτήν, ενώ αρκετά πρωτόγονες μηχανικές συσκευές που οδηγούνται από ηλεκτρικό εξοπλισμό κάνουν εξαιρετική δουλειά με αυτήν.
Ο μερικός αυτοματισμός, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται σε ήδη λειτουργικό εξοπλισμό, είναι μια προσθήκη σε αυτόν. Ωστόσο, δείχνει τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα όταν περιλαμβάνεται στο συνολικό σύστημα αυτοματισμού από την αρχή — αναπτύσσεται αμέσως, κατασκευάζεται και εγκαθίσταται ως αναπόσπαστο μέρος.
Ο σύνθετος αυτοματισμός θα πρέπει να καλύπτει μια ξεχωριστή μεγάλη περιοχή παραγωγής, μπορεί να είναι ένα ξεχωριστό εργαστήριο, μονάδα παραγωγής ενέργειας. Στην περίπτωση αυτή, ολόκληρη η παραγωγή λειτουργεί με τον τρόπο ενός ενιαίου διασυνδεδεμένου αυτοματοποιημένου συγκροτήματος. Η πλήρης αυτοματοποίηση των διαδικασιών παραγωγής δεν συνιστάται πάντα. Το πεδίο εφαρμογής του είναι η σύγχρονη εξαιρετικά ανεπτυγμένη παραγωγή που χρησιμοποιεί εξαιρετικά αξιόπιστο εξοπλισμό.
Η αστοχία ενός από τα μηχανήματα ή τις μονάδες διακόπτει αμέσως ολόκληρο τον κύκλο παραγωγής. Μια τέτοια παραγωγή πρέπει να έχει αυτορρύθμιση και αυτοοργάνωση, η οποία πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα πρόγραμμα που δημιουργήθηκε προηγουμένως. Ταυτόχρονα, ένα άτομο συμμετέχει στη διαδικασία παραγωγής μόνο ως μόνιμος ελεγκτής, παρακολουθεί την κατάσταση ολόκληρου του συστήματος και των επιμέρους τμημάτων του, παρεμβαίνει στην παραγωγή εκκίνησης και εκκίνησης και σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης ή με την απειλή ενός τέτοιου περιστατικού.
Το υψηλότερο επίπεδο αυτοματοποίησης των διαδικασιών παραγωγής — πλήρης αυτοματοποίηση... Σε αυτό, το ίδιο το σύστημα ασκεί όχι μόνο τη διαδικασία παραγωγής, αλλά και τον πλήρη έλεγχο πάνω σε αυτήν, ο οποίος πραγματοποιείται από συστήματα αυτόματου ελέγχου.Ο πλήρης αυτοματισμός έχει νόημα σε οικονομικά αποδοτική, βιώσιμη παραγωγή με καθιερωμένες τεχνολογικές διαδικασίες με σταθερό τρόπο λειτουργίας.
Όλες οι πιθανές αποκλίσεις από τον κανόνα πρέπει να προβλεφθούν εκ των προτέρων και να αναπτυχθούν συστήματα προστασίας έναντι αυτών. Επίσης, απαιτείται πλήρης αυτοματοποίηση για εργασίες που μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη ζωή, την υγεία ή πραγματοποιούνται σε μέρη απρόσιτα για αυτόν - κάτω από το νερό, σε επιθετικό περιβάλλον, στο διάστημα.
Κάθε σύστημα αποτελείται από στοιχεία που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα, οι αισθητήρες λαμβάνουν μετρήσεις και τις μεταδίδουν για να λάβουν μια απόφαση σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος, η εντολή εκτελείται ήδη από τη συσκευή. Τις περισσότερες φορές, πρόκειται για ηλεκτρικό εξοπλισμό, καθώς με τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος είναι πιο σκόπιμο να εκτελούνται εντολές.
Είναι απαραίτητο να διαχωριστεί το αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου και το αυτόματο. Σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου, οι αισθητήρες μεταδίδουν μετρήσεις στον πίνακα ελέγχου του χειριστή και αυτός, έχοντας λάβει μια απόφαση, μεταδίδει την εντολή στον εκτελεστικό εξοπλισμό. Σε ένα αυτόματο σύστημα — το σήμα αναλύεται από ηλεκτρονικές συσκευές, αφού λάβουν μια απόφαση, δίνουν εντολή στις συσκευές εκτέλεσης.
Η ανθρώπινη συμμετοχή στα αυτόματα συστήματα είναι απαραίτητη, αν και ως ελεγκτής. Έχει τη δυνατότητα ανά πάσα στιγμή να παρέμβει στην τεχνολογική διαδικασία, να τη διορθώσει ή να τη σταματήσει.
Έτσι, ο αισθητήρας θερμοκρασίας μπορεί να καταστραφεί και να δώσει λανθασμένες ενδείξεις. Σε αυτή την περίπτωση, τα ηλεκτρονικά θα αντιληφθούν τα δεδομένα του ως αξιόπιστα χωρίς να τα αμφισβητήσουν.
Ο ανθρώπινος νους πολλές φορές ξεπερνά τις δυνατότητες των ηλεκτρονικών συσκευών, αν και είναι κατώτερος από αυτούς σε ταχύτητα αντίδρασης. Ο χειριστής μπορεί να αναγνωρίσει ότι ο αισθητήρας είναι ελαττωματικός, να εκτιμήσει τους κινδύνους και απλώς να τον απενεργοποιήσει χωρίς να διακόψει τη διαδικασία. Ταυτόχρονα, πρέπει να είναι απολύτως σίγουρος ότι αυτό δεν θα οδηγήσει σε ατύχημα. Η εμπειρία και η διαίσθηση, που δεν είναι διαθέσιμα στις μηχανές, τον βοηθούν να πάρει μια απόφαση.
Μια τέτοια στοχευμένη παρέμβαση σε αυτόματα συστήματα δεν ενέχει σοβαρό κίνδυνο εάν η απόφαση ληφθεί από επαγγελματία. Η απενεργοποίηση όλων των αυτοματισμών και η μεταφορά του συστήματος σε λειτουργία χειροκίνητου ελέγχου είναι γεμάτη με σοβαρές συνέπειες λόγω του γεγονότος ότι ένα άτομο δεν μπορεί να αντιδράσει γρήγορα σε μια αλλαγή της κατάστασης.
Κλασικό παράδειγμα είναι το ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ, το οποίο έγινε η μεγαλύτερη ανθρωπογενής καταστροφή του περασμένου αιώνα. Αυτό συνέβη ακριβώς λόγω του τερματισμού της αυτόματης λειτουργίας, όταν τα ήδη αναπτυγμένα προγράμματα πρόληψης έκτακτης ανάγκης δεν μπορούσαν να επηρεάσουν την εξέλιξη της κατάστασης στον αντιδραστήρα του σταθμού.
Η αυτοματοποίηση των επιμέρους διαδικασιών ξεκίνησε στη βιομηχανία ήδη από τον 19ο αιώνα. Αρκεί να θυμηθούμε τον αυτόματο φυγοκεντρικό ρυθμιστή για ατμομηχανές που σχεδίασε η Watt. Αλλά μόνο με την έναρξη της βιομηχανικής χρήσης του ηλεκτρισμού έγινε δυνατός ένας ευρύτερος αυτοματισμός όχι μεμονωμένων διεργασιών, αλλά ολόκληρων τεχνολογικών κύκλων.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι παλαιότερα η μηχανική ισχύς μεταδιδόταν σε μηχανές κοπής μετάλλων με τη βοήθεια κιβωτίων ταχυτήτων και οδηγεί.
Η κεντρική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και η χρήση της στη βιομηχανία στο σύνολό της ξεκίνησε μόλις τον εικοστό αιώνα - πριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, όταν κάθε μηχανή ήταν εξοπλισμένη με τον δικό της ηλεκτρικό κινητήρα. Ήταν αυτή η περίσταση που κατέστησε δυνατή τη μηχανοποίηση όχι μόνο της διαδικασίας παραγωγής της ίδιας της μηχανής, αλλά και τη μηχανοποίηση της διαχείρισής της. Αυτό ήταν το πρώτο βήμα για τη δημιουργία αυτόματων μηχανών... Τα πρώτα δείγματα των οποίων εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1930. Τότε προέκυψε ο ίδιος ο όρος «αυτοματοποιημένη παραγωγή».
Στη Ρωσία και μετά στην ΕΣΣΔ, τα πρώτα βήματα προς αυτή την κατεύθυνση έγιναν τις δεκαετίες του 1930 και του 1940. Για πρώτη φορά χρησιμοποιούνται αυτόματα μηχανήματα κοπής μετάλλων στην παραγωγή εξαρτημάτων ρουλεμάν. Μετά ήρθε η πρώτη στον κόσμο πλήρως αυτοματοποιημένη παραγωγή εμβόλων για κινητήρες τρακτέρ.
Οι τεχνολογικοί κύκλοι συνδυάστηκαν σε μια αυτοματοποιημένη διαδικασία, ξεκινώντας από τη φόρτωση των πρώτων υλών και τελειώνοντας με τη συσκευασία των τελικών εξαρτημάτων. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στην ευρεία χρήση σύγχρονου ηλεκτρικού εξοπλισμού εκείνη την εποχή, διαφόρων ρελέ, απομακρυσμένων διακοπτών και, φυσικά, ηλεκτροκινητήρων.
Και μόνο η έλευση των πρώτων ηλεκτρονικών υπολογιστών κατέστησε δυνατή την επίτευξη ενός νέου επιπέδου αυτοματισμού. Τώρα η τεχνολογική διαδικασία έχει πάψει να θεωρείται μόνο ως ένα σύνολο ξεχωριστών λειτουργιών που πρέπει να εκτελεστούν με μια συγκεκριμένη σειρά προκειμένου να επιτευχθεί ένα αποτέλεσμα. Τώρα η όλη διαδικασία έχει γίνει μία.
Επί του παρόντος, τα συστήματα αυτόματου ελέγχου όχι μόνο διεξάγουν τη διαδικασία παραγωγής, αλλά και την ελέγχουν, παρακολουθούν την εμφάνιση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης και έκτακτης ανάγκης.Ξεκινούν και σταματούν τον τεχνολογικό εξοπλισμό, παρακολουθούν υπερφορτώσεις και εξασκούν ενέργειες σε περίπτωση ατυχήματος.
Πρόσφατα, τα αυτόματα συστήματα ελέγχου διευκολύνουν την ανακατασκευή του εξοπλισμού για την παραγωγή νέων προϊόντων. Αυτό είναι ήδη ένα ολόκληρο σύστημα που αποτελείται από μεμονωμένα αυτόματα συστήματα πολλαπλών λειτουργιών συνδεδεμένα σε έναν κεντρικό υπολογιστή που τα συνδέει σε ένα ενιαίο δίκτυο και εκδίδει εργασίες για εκτέλεση.
Κάθε υποσύστημα είναι ένας ξεχωριστός υπολογιστής με το δικό του λογισμικό σχεδιασμένο να εκτελεί τις δικές του εργασίες. Πρόκειται για ήδη ευέλικτες μονάδες παραγωγής. Ονομάζονται ευέλικτα επειδή μπορούν να διαμορφωθούν εκ νέου σε άλλες τεχνολογικές διαδικασίες και έτσι να επεκτείνουν την παραγωγή, να τη διαφοροποιήσουν.
Η κορυφή της αυτοματοποιημένης κατασκευής είναι βιομηχανικά ρομπότ… Ο αυτοματισμός έχει διαποτίσει την παραγωγή από πάνω προς τα κάτω. Γραμμή μεταφοράς για την προμήθεια πρώτων υλών για την παραγωγή λειτουργεί αυτόματα. Η διαχείριση και ο σχεδιασμός είναι αυτοματοποιημένες. Η ανθρώπινη εμπειρία και ευφυΐα χρησιμοποιούνται μόνο όπου τα ηλεκτρονικά δεν μπορούν να τα αντικαταστήσουν.