Σε όλη την πορεία της ιστορίας της αυτοματοποίησης, η εμφάνιση νεότερων τεχνικών, διεργασιών και μηχανημάτων διαμόρφωσε τελικά έναν δρόμο ώστε η αυτοματοποίηση να διαδραματίσει μεγαλύτερο ρόλο στην κοινωνία μας. Οι κύριοι στόχοι για την εξέλιξη της αυτοματοποίησης στην καθημερινή ζωή ήταν να βοηθήσει στη βελτίωση της αποδοτικότητας, της παραγωγικότητας, της ασφάλειας και της ευκολίας. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε την ιστορία της βιομηχανικής αυτοματοποίησης για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα διαφορετικά στάδια της εξέλιξης της αυτοματοποίησης αναπτύχθηκαν και προχώρησαν στις τεχνολογίες που χρησιμοποιούμε σήμερα.
Ιστορία της αυτοματοποίησης στη μεταποίηση
Από την αρχή, οι απλοί άνθρωποι και οι ιδιοκτήτες επιχειρήσεων αναζητούσαν πάντα διαφορετικούς τρόπους για να βελτιώσουν την αποδοτικότητα στις καθημερινές εργασίες. Στους αρχαίους χρόνους, οι πρόγονοί μας έκαναν το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς τους χειροκίνητα με τη βοήθεια απλών μηχανών, τροχαλιών, μοχλών, χειροκίνητων εργαλείων και μερικές φορές ζώων εργασίας. Από την σκοπιά της μεταποίησης, οι παραγωγικές διαδικασίες τυπικά κατηγοριοποιούνται ως:
- Πλήρως χειροκίνητη
- Ημιαυτοματοποιημένη
- Πλήρως αυτοματοποιημένη
Μειώνοντας το επίπεδο της ανθρώπινης παρέμβασης που απαιτείται για την εκτέλεση μιας εργασίας, διαδικασίες όπως η μεταποίηση γίνονται πολύ πιο αποδοτικές μέσω της αυτοματοποίησης. Το χρονικό της ιστορίας της αυτοματοποίησης δείχνει πώς η τεχνολογία εξελίχθηκε μέσα από τα στάδια της εξέλιξης της αυτοματοποίησης.
1st Century BC: Υδροτροχοί
Η ακριβής ημερομηνία προέλευσης των υδροτροχών είναι δύσκολο να επιβεβαιωθεί· ωστόσο, έγιναν πιο συνηθισμένοι σε χρήση από τους Έλληνες και τους Ρωμαίους για το άλεσμα σιτηρών σε αλεύρι γύρω στον 1st αιώνα π.Χ. Άλλες απλούστερες μηχανές που χρονολογούνται πολύ νωρίτερα εξακολουθούσαν να απαιτούν αρκετή ανθρώπινη παρέμβαση ή εργασία ζώων για να λειτουργήσουν. Η αξιοποίηση του νερού που πέφτει από νερόμυλους για την κίνηση μιας μηχανικής διαδικασίας μπορεί να θεωρηθεί ως η αρχή της «ημιαυτοματοποίησης» και των πρώιμων σταδίων της εξέλιξης της αυτοματοποίησης.
Πρώιμοι υδροτροχοί
9th Century: Εξελίξεις στα μηχανήματα μύλων
Οι νερόμυλοι και οι ανεμόμυλοι είναι και οι δύο τύποι μηχανημάτων μύλων που χρησιμοποιούν ανανεώσιμη ενέργεια για να κινήσουν μια μηχανική διαδικασία. Ο πρώτος καταγεγραμμένος σχεδιασμός ανεμόμυλου για πρακτική χρήση προέρχεται περίπου από τον 7-9th αιώνα και έγινε από τους Πέρσες. Οι ανεμόμυλοι αυτοί χρησιμοποιήθηκαν επίσης για το άλεσμα σιτηρών και αργότερα αναπτύχθηκαν για πολλές άλλες μηχανικές διεργασίες.
Παρόλο που οι νερόμυλοι μπορούν να προσφέρουν περισσότερη ισχύ για το μέγεθός τους, οι ανεμόμυλοι ήταν αξιοποιήσιμοι σε περιοχές όπου δεν υπήρχε διαθέσιμο τρεχούμενο νερό. Και οι δύο τεχνολογίες συνέχισαν να βελτιώνονται και υιοθετούνταν σε όλο τον κόσμο για να μειώσουν τη χειρωνακτική εργασία που απαιτούνταν σε:
- Σφυρόμυλους
- Πριστήρια
- Χαρτοποιίες
- Μύλους θραύσης μεταλλευμάτων
- Μύλους ακονίσματος εργαλείων
Πρώιμοι ανεμόμυλοι
17th to 18th Century: Βιομηχανική επανάσταση
Ξεκινώντας στη Δυτική Ευρώπη, η βιομηχανική επανάσταση του 17th αιώνα ήταν ένα σημαντικό σημείο καμπής στην εξέλιξη της βιομηχανικής αυτοματοποίησης. Κατά την περίοδο αυτή, η εφεύρεση των ατμομηχανών, των ατμόμυλων και των κινητήρων εσωτερικής καύσης αντικατέστησε σε μεγάλο βαθμό την ανάγκη για νερόμυλους και ανεμόμυλους. Το 1785, ο Oliver Evans ανέπτυξε επίσης έναν αυτόματο αλευρόμυλο, ο οποίος αποτέλεσε την πρώτη πλήρως αυτοματοποιημένη βιομηχανική διαδικασία στην ιστορία, επιτρέποντας τη συνεχή παραγωγή χωρίς καμία ανθρώπινη παρέμβαση.
Πρώιμα εργοστάσια μεταποίησης
Το 1867, ο James Clerk Maxwell δημοσίευσε μια εργασία που θεμελίωνε τις απαρχές μιας θεωρητικής βάσης για την κατανόηση της θεωρίας ελέγχου. Τα βιομηχανοποιημένα εργοστάσια συνέχισαν να υιοθετούνται για τη μαζική παραγωγή υλικών όπως βαμβάκι, χαρτί, πλαστικά, γυαλί και μέταλλα σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες και με μεγαλύτερη αποδοτικότητα. Καθώς η τεχνολογία και οι διαδικασίες της βιομηχανικής επανάστασης εξαπλώθηκαν σε όλο τον κόσμο, η οικονομία, οι μεταφορές, η υγεία και τα φάρμακα παγκοσμίως αναπτύσσονταν εκθετικά.
Ατμομηχανές για ατμοκίνητα τρένα
1900 to 1950s: Ηλεκτροδότηση & Βιομηχανικοί ελεγκτές
Γύρω στη δεκαετία του 1920, η εξέλιξη της βιομηχανικής αυτοματοποίησης επιταχύνθηκε ραγδαία καθώς τα εργοστάσια άρχισαν να αξιοποιούν λογική ρελέ και να υφίστανται ηλεκτροδότηση - τη διαδικασία τροφοδότησης με ηλεκτρική ενέργεια. Η αυξανόμενη χρήση κεντρικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε συνδυασμό με τη λειτουργία νέων λεβήτων υψηλής πίεσης, ηλεκτρικών υποσταθμών και ατμοστροβίλων οδήγησε σε αυξανόμενη ζήτηση για όργανα και ελέγχους.
Διανομή ηλεκτρικής ισχύος
Οι μονάδες παραγωγής άρχισαν να μεταβαίνουν σε ηλεκτροκινητήρες και λιγότερες εγκαταστάσεις συνέχισαν με κεντρικούς άξονες και ιμάντες κίνησης χρησιμοποιώντας ατμομηχανές. Κατά τη διάρκεια αυτής της μετάβασης, οι εγκαταστάσεις παραγωγής βίωσαν περίπου 30% αύξηση της παραγωγής. Αυτό συνέβη επειδή οι ηλεκτροκινητήρες είχαν πολύ μεγαλύτερη αποδοτικότητα σε σύγκριση με τις ατμομηχανές, απαιτούσαν λιγότερη συντήρηση και δεν υπέφεραν από τις μεγάλες απώλειες τριβών των κεντρικών αξόνων και ιμάντων.
Πρώιμοι ηλεκτροκινητήρες
Φωτεινές ενδείξεις με χρωματική κωδικοποίηση από τις αίθουσες ελέγχου ήταν απαραίτητες για να στέλνουν σήματα στους εργάτες του εργοστασίου ώστε να κάνουν χειροκίνητες αλλαγές, όπως το άνοιγμα ή κλείσιμο βαλβίδων και το άναμμα ή σβήσιμο διακοπτών. Πρόκειται για έναν τύπο ελέγχου διεργασίας γνωστό ως «on-off». Τη δεκαετία του 1930, εισήχθησαν στην βιομηχανία ελεγκτές για να επιτρέπουν υπολογισμένες αλλαγές ως απόκριση σε διαταραχές από το σημείο αναφοράς. Το 1958, συστήματα βιομηχανικού ελέγχου υιοθετούσαν στερεάς κατάστασης ψηφιακές λογικές μονάδες για σκληρά καλωδιωμένους προγραμματισμένους λογικούς ελεγκτές για έλεγχο διεργασιών και αυτοματοποίηση. Ως προκάτοχοι των προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών (PLC) που χρησιμοποιούνται σήμερα, αντικατέστησαν σταδιακά τις περισσότερες από τις ανάγκες μας για ηλεκτρομηχανική λογική ρελέ.
Πρώιμοι σταθμοί ελέγχου
20th to 21st Century: Υπολογιστές & Ρομποτική
Το 1971, η εφεύρεση των μικροεπεξεργαστών οδήγησε σε μεγάλες μειώσεις τιμών για το υλικό υπολογιστών και επέτρεψε την ταχεία ανάπτυξη ψηφιακών ελέγχων στη βιομηχανία μεταποίησης. Οι συνεχείς μας προόδους στην υπολογιστική τεχνολογία μέχρι σήμερα συνεχίζουν να προωθούν την εξέλιξη της βιομηχανικής αυτοματοποίησης. Με ψηφιακούς υπολογιστές, οι μονάδες παραγωγής μπορούσαν πλέον να έχουν ελεγκτές που εκτελούν πιο σύνθετες εργασίες με μεγαλύτερη ταχύτητα και αποδοτικότητα.
Εισαγωγή των υπολογιστών
Καθώς η τεχνολογία συνέχιζε να εξελίσσεται, η εξέλιξη της ρομποτικής αυτοματοποίησης διεργασιών γινόταν όλο και πιο εμφανής στις μονάδες παραγωγής. Ο Victor Scheinman, ένας Αμερικανός πρωτοπόρος στον χώρο της ρομποτικής, εφηύρε το «Stanford Arm» το 1969. Σχεδιάστηκε ώστε να επιτρέπει μια λύση βραχίονα ως έναν 6-αξονικό αρθρωτό, πλήρως ηλεκτρικό ρομπότ. Αυτό άνοιξε τον δρόμο ώστε τα ρομπότ να έχουν τη δυνατότητα εκτέλεσης πιο σύνθετων εργασιών όπως συγκόλληση και συναρμολόγηση. Το 1973, η Ευρώπη έκανε τεράστια άλματα στη βιομηχανική ρομποτική, φέρνοντας ρομπότ στην αγορά μέσω της ABB Robotics και της KUKA Robotics.
Τα ρομπότ στα σημερινά εργοστάσια χρησιμοποιούνται πλέον σχεδόν για κάθε υπάρχουσα διαδικασία συναρμολόγησης και παραγωγής. Τα ρομπότ όχι μόνο απομακρύνουν τους ανθρώπους από επικίνδυνα περιβάλλοντα, αλλά βοηθούν επίσης στη μείωση του κόστους για τους ιδιοκτήτες επιχειρήσεων ώστε να παραμένουν ανταγωνιστικοί, αυξάνοντας την ενεργειακή αποδοτικότητα, την παραγωγικότητα, την ακρίβεια και την ευστοχία για καλύτερη ποιότητα παραγωγής. Σήμερα βλέπουμε την εξέλιξη της ρομποτικής αυτοματοποίησης διεργασιών σε διαδικασίες όπως:
- Παραγωγή γυαλιού
- Χαρτοπολτοποιία και χαρτοποιία
- Επεξεργασία τροφίμων και ποτών
- Συναρμολόγηση αυτοκινήτων
- Διαχωρισμός φυσικού αερίου
- Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας
- Κατασκευή ηλεκτρονικών
- Κονσερβοποίηση και εμφιάλωση
Ρομποτική σε εργοστάσια μεταποίησης
Εξέλιξη της οικιακής αυτοματοποίησης
Η εξέλιξη της αυτοματοποίησης στην καθημερινή ζωή είναι πιο εμφανής όταν τη βιώνουμε καθημερινά στα σπίτια μας. Καθώς η ηλεκτροδότηση άρχισε να αναπτύσσεται τον 19th αιώνα, εκτιμάται ότι περίπου το 70% των νοικοκυριών στις ΗΠΑ ήταν ηλεκτροδοτημένα γύρω στο 1930. Η διανομή ηλεκτρικής ενέργειας έδωσε τη δυνατότητα στους ιδιοκτήτες σπιτιών να τροφοδοτούν τα πρώιμα οικιακά ηλεκτρικά είδη όπως:
- Θερμαντήρες νερού
- Στεγνωτήρια ρούχων
- Πλυντήρια πιάτων
- Ψυγεία
- Ηλεκτρικές σκούπες
- Πλυντήρια ρούχων
- Ραπτομηχανές
Οικιακή θέρμανση νερού
Παρόλο που πολλά από αυτά τα οικιακά ηλεκτρικά είδη ξεκίνησαν ως πολύ ακριβά για τα περισσότερα νοικοκυριά, η σταδιακή εισαγωγή τους στην αγορά σε συνδυασμό με τις βελτιούμενες τεχνολογίες τα έκανε τελικά πιο προσιτά.
Τη δεκαετία του 1970, η μεγάλη πτώση στην τιμή του υλικού υπολογιστών είχε ως αποτέλεσμα να πέσουν σημαντικά και οι τιμές των ηλεκτρονικών. Αυτό επέτρεψε στις οικιακές συσκευές να γίνουν πιο προσιτές για οικιακή χρήση. Στη δεκαετία του 1990 έως του 2000, η τεχνολογία του διαδικτύου αναπτυσσόταν σημαντικά. Αυτό επέτρεψε στα «έξυπνα σπίτια» να γίνουν πιο οικονομικά, οδηγώντας σε αυξανόμενη δημοτικότητα της οικιακής αυτοματοποίησης. Σήμερα, η οικιακή αυτοματοποίηση είναι εύκολο να βρεθεί σε σύγχρονα σπίτια με έξυπνες τεχνολογίες όπως αυτόματα φώτα, έλεγχοι HVAC, συστήματα ασφάλειας & επιτήρησης, ανυψωτικά τηλεόρασης (TV lifts) και έλεγχοι ψυχαγωγίας. Όλες αυτές οι έξυπνες τεχνολογίες είναι πλέον κάτι που μπορούμε να έχουμε εύκολα πρόσβαση από ένα έξυπνο τηλέφωνο με συμβατές εφαρμογές smart home. Καθώς η εργασία από το σπίτι γίνεται πιο συνηθισμένη πρακτική, έχουμε επίσης δει αύξηση της ζήτησης για ηλεκτρικά γραφεία όρθιας στάσης.
Έξυπνο σπίτι - έλεγχοι φωτισμού και ψυχαγωγίας
Συνοψίζοντας
Η εξέλιξη της αυτοματοποίησης στην καθημερινή ζωή συμβαίνει σε όλη την ιστορία και θα συνεχίσει να προχωρά και στις μελλοντικές γενιές. Καθώς η τεχνολογία μας προοδεύει, μπορούμε να αναμένουμε ότι η εξέλιξη της ρομποτικής αυτοματοποίησης διεργασιών θα έχει ακόμη μεγαλύτερο αντίκτυπο στον κλάδο μας.
Ελπίζουμε να το βρήκατε τόσο ενημερωτικό και ενδιαφέρον όσο κι εμείς, ειδικά αν σας ενδιέφερε η ιστορία της βιομηχανικής αυτοματοποίησης. Αν έχετε οποιεσδήποτε απορίες ή θέλετε να συζητήσετε περαιτέρω για τα προϊόντα μας, μην διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας! Είμαστε ειδικοί σε αυτό που κάνουμε και θα χαρούμε να βοηθήσουμε με κάθε δυνατό τρόπο.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123