האבולוציה של האוטומציה

לאורך ההיסטוריה של האוטומציה, הופעתן של טכניקות, תהליכים ומכונות חדשים יותר עיצבה בסופו של דבר את הדרך לתפקיד גדול יותר של אוטומציה בחברה שלנו. המטרות העיקריות של התפתחות האוטומציה בחיי היומיום היו לסייע בשיפור היעילות, הפרודוקטיביות, הבטיחות והנוחות. במאמר זה נסקור את ההיסטוריה של האוטומציה התעשייתית כדי להבין טוב יותר כיצד התפתחו והתקדמו שלבי האבולוציה השונים לטכנולוגיות בהן אנו משתמשים כיום.

היסטוריה של אוטומציה בייצור

 

מאז ומתמיד, אנשים מן השורה ובעלי עסקים חיפשו דרכים שונות לשיפור היעילות במשימות היומיומיות. בימי קדם, אבותינו ביצעו את רוב עבודתם באופן ידני בעזרת מכונות פשוטות, גלגלות, מנופים, כלי עבודה ידניים ולפעמים בעלי חיים. מנקודת מבט של ייצור, תהליכי ייצור מסווגים בדרך כלל כ:

• ידני לחלוטין
• חצי אוטומטי
• אוטומטי לחלוטין

על ידי הפחתת כמות ההתערבות האנושית הנדרשת לביצוע משימה, תהליכים כמו ייצור הופכים ליעילים הרבה יותר באמצעות אוטומציה. ציר הזמן של ההיסטוריה של האוטומציה מכסה כיצד הטכנולוגיה התקדמה דרך התפתחות האוטומציה.

1^רְחוֹב המאה לפני הספירה: גלגלי מים

קשה לאשר את תאריך המקור האמיתי של גלגלי מים, אולם הם הפכו לשימוש נפוץ יותר בקרב היוונים והרומאים לטחינת תבואה לקמח בסביבות המאה ה-1.^רְחוֹב המאה לפנה"ס. מכונות פשוטות יותר אחרות, שראשיתן קדומה בהרבה, עדיין דרשו כמות לא מבוטלת של התערבות אנושית או עבודת בעלי חיים כדי לפעול. ניתן לראות את השימוש במים נופלים מטחנות מים כדי להניע תהליך מכני כתחילתה של "אוטומציה למחצה" וכשלבים המוקדמים של התפתחות האוטומציה.

גלגלי מים מוקדמים

 

9^ה המאה: התקדמות במכונות טחינה

טחנות מים וטחנות רוח הן שתיהן סוג של מכונות טחנה המשתמשות באנרגיה מתחדשת כדי להניע תהליך מכני. העיצוב המוקדם ביותר המתועד של טחנת רוח לשימוש מעשי מקורו בסביבות ה-7-9.^ה המאה ויוצרה על ידי הפרסים. טחנות רוח אלו שימשו גם לטחינת תבואה ולאחר מכן פותחו לתהליכים מכניים רבים אחרים.

למרות שטחנות מים יכולות לספק יותר כוח ביחס לגודלן, טחנות רוח היו שמישות באזורים שלא היו בהם מים זורמים זמינים. שתי הטכנולוגיות המשיכו להשתפר ואומצו ברחבי העולם כדי להפחית את עבודת היד הנדרשת ב:

• טחנות פטיש
• מנסרות
• מפעלי נייר
• טחנות ריסוק עפרות
• מפעלי חידוד כלים

טחנות רוח מוקדמות

 

17^ה עד 18^ה המאה: המהפכה התעשייתית

מקורו במערב אירופה, ה-17^ה המהפכה התעשייתית של המאה ה-20 הייתה נקודת מפנה משמעותית באבולוציה של אוטומציה תעשייתית. במהלך תקופה זו, המצאת מנועי הקיטור, טחנות הקיטור ומנועי הבעירה הפנימית החליפה במידה רבה את הצורך בטחנות מים וטחנות רוח. בשנת 1785, אוליבר אוונס פיתח גם טחנת קמח אוטומטית, שהייתה התהליך התעשייתי האוטומטי לחלוטין הראשון בהיסטוריה, בכך שהצליח לייצר באופן רציף ללא כל התערבות אנושית.

מפעלי ייצור מוקדמים

בשנת 1867, פרסם ג'יימס קלרק מקסוול מאמר שבו נקבעו תחילתו של בסיס תיאורטי להבנת תורת הבקרה. מפעלים מתועשים המשיכו להיות מאומצים לייצור המוני של חומרים כמו כותנה, נייר, פלסטיק, זכוכית ומתכות בכמויות גדולות בהרבה וביעילות רבה יותר. ככל שהטכנולוגיה והתהליכים של המהפכה התעשייתית התפשטו ברחבי העולם, הכלכלה, התחבורה, הבריאות והתרופות ברחבי העולם צמחו באופן אקספוננציאלי.

מנועי קיטור עבור קטרים

 

שנות ה-1900 עד ה-1950: חשמול ובקרי תעשייה

בסביבות שנות ה-20 של המאה ה-20, התפתחות האוטומציה התעשייתית הואצה במהירות כאשר מפעלים החלו להשתמש בלוגיקת ממסר ועברו חשמול - תהליך של הפעלה באמצעות חשמל. השימוש הגובר בתחנות כוח מרכזיות בשילוב עם הפעלת דוודים חדשים בלחץ גבוה, תחנות משנה חשמליות וטורבינות קיטור הביאו לביקוש גובר למכשירים ובקרות.

חלוקת חשמל

מפעלי ייצור החלו לעבור למנועים חשמליים ופחות מתקנים המשיכו להשתמש בהנעות צירים ורצועות קדמיות באמצעות מנועי קיטור. במהלך מעבר זה, מתקני הייצור חוו עלייה של כ-30% בתפוקה. הסיבה לכך הייתה שלמנועים חשמליים הייתה יעילות גבוהה בהרבה בהשוואה למנועי קיטור, הם דרשו פחות תחזוקה ולא חוו הפסדי חיכוך גבוהים מצירים ורצועות קו.

מנועים חשמליים מוקדמים

אורות מקודדי צבע מחדרי הבקרה נדרשו לשלוח אותות לעובדי מפעל לבצע שינויים ידניים כגון פתיחה או סגירה של שסתומים והדלקה או כיבוי של מתגים. זהו סוג של בקרת תהליכים המכונה "הפעלה-כיבוי". בשנות ה-30 של המאה ה-20, בקרים הוכנסו לתעשייה כדי לאפשר שינויים מחושבים כתגובה להפרעות מנקודת הקביעה. מודולים לוגיים דיגיטליים במצב מוצק עבור בקרי לוגיקה מתוכנתים מחווטים אומצו על ידי מערכות בקרה תעשייתיות לבקרת תהליכים ואוטומציה בשנת 1958. כקודמיהם של בקרי הלוגיקה המתוכנתים (PLC) המשמשים כיום, הם החליפו בהדרגה את רוב הצרכים שלנו ללוגיקה ממסר אלקטרו-מכנית.

תחנות בקרה מוקדמות

 

20^ה עד 21^רְחוֹב המאה: מחשבים ורובוטיקה

בשנת 1971, המצאת המיקרו-מעבדים הביאה לירידות גדולות במחירי חומרת מחשבים ואפשרה את הצמיחה המהירה של בקרים דיגיטליים בתעשיית הייצור. ההתקדמות המתמדת שלנו בטכנולוגיית המחשבים עד היום ממשיכה לקדם את התפתחות האוטומציה התעשייתית. בעזרת מחשבים דיגיטליים, מתקני ייצור יכלו כעת להחזיק בבקרים שיכולים לבצע משימות מורכבות יותר במהירויות גבוהות יותר וביעילות רבה יותר.

מבוא למחשבים

ככל שהטכנולוגיה המשיכה להתקדם, התפתחות האוטומציה של תהליכים רובוטיים הפכה לבולטת יותר במתקני ייצור. ויקטור שיינמן, חלוץ אמריקאי בתחום הרובוטיקה, המציא את "זרוע סטנפורד" בשנת 1969. היא תוכננה לאפשר פתרון זרוע כרובוט חשמלי לחלוטין בעל 6 צירים. זה עיצב את הדרך לרובוטים בעלי פוטנציאל לבצע משימות מורכבות יותר כמו ריתוך והרכבה. בשנת 1973, אירופה עשתה התקדמות עצומה ברובוטיקה תעשייתית על ידי הבאת רובוטים לשוק באמצעות ABB Robotics ו-KUKA Robotics.

הרובוטים במפעלים של ימינו משמשים כיום כמעט בכל תהליך הרכבה וייצור קיים. רובוטים לא רק מסירים בני אדם מסביבות מסוכנות, אלא שהם גם עוזרים להפחית עלויות עבור בעלי עסקים כדי להישאר תחרותיים על ידי הגברת יעילות האנרגיה, הפרודוקטיביות, הדיוק והדיוק לאיכות ייצור טובה יותר. כעת אנו יכולים לראות את האבולוציה של אוטומציה של תהליכים רובוטיים בתהליכים כגון:

• ייצור זכוכית
• מפעלי עיסת נייר
• עיבוד מזון ומשקאות
• הרכבת רכב
• הפרדת גז טבעי
• ייצור חשמל
• ייצור אלקטרוניקה
• שימורים ובקבוקים

רובוטיקה במפעלי ייצור

אבולוציה של אוטומציה ביתית

 

האבולוציה של האוטומציה בחיי היומיום מורגש ביותר כשאנו חווים זאת בבתים שלנו מדי יום. ככל שהחשמל החל לצמוח במאה ה-19^ה במאה ה-20, ההערכה היא ש-70% ממשקי הבית בארה"ב חוו חשמל בסביבות 1930. חלוקת חשמל הובילה לפוטנציאל של בעלי בתים להפעיל מכשירי חשמל ביתיים מוקדמים כגון:

• מחממי מים
• מייבשי בגדים
• מדיחי כלים
• מקררים
• שואבי אבק
• מכונות כביסה
• מכונות תפירה

חימום מים בבית

למרות שרבים ממכשירי החשמל הביתיים הללו היו בתחילה יקרים מדי עבור רוב משקי הבית, ההכנסה ההדרגתית לשוק בשילוב עם שיפור הטכנולוגיות הפכה אותם בסופו של דבר לנגישים יותר.

בשנות ה-70, הירידה הגדולה במחירי חומרת המחשב הביאה לירידה משמעותית במחירי האלקטרוניקה. דבר זה אפשר גישה נוחה יותר למכשירי חשמל ביתיים לשימוש ביתי. בשנות ה-90 עד שנות ה-2000, טכנולוגיית האינטרנט התפתחה באופן משמעותי. דבר זה אפשר לבתים חכמים להפוך לנגישים יותר, מה שהביא לעלייה בפופולריות של אוטומציה ביתית. אוטומציה ביתית ניתן למצוא בקלות בבתים מודרניים של ימינו עם טכנולוגיות חכמות כגון תאורה אוטומטית, בקרות מיזוג אוויר, מערכות בטיחות ואבטחה. מעליות טלוויזיה ובקרות בידור. כל הטכנולוגיות החכמות הללו הן כעת משהו שאנחנו יכולים לגשת אליו בנוחות דרך טלפון חכם עם אפליקציות בית חכם תואמות. עם העובדה שעבודה מהבית הופכת לנוהג נפוץ יותר, ראינו גם עלייה בביקוש ל שולחנות עמידה חשמליים.

בית חכם - בקרות תאורה ובידור

לסיכום

האבולוציה של האוטומציה בחיי היומיום מתרחש לאורך ההיסטוריה וימשיך לעשות את דרכו בדורות הבאים. ככל שהטכנולוגיה שלנו מתקדמת, אנו יכולים כעת לצפות לראות את האבולוציה של אוטומציה של תהליכים רובוטיים משפיעה יותר על התעשייה שלנו.

אנו מקווים שמצאתם את המאמר הזה אינפורמטיבי ומעניין כמונו, במיוחד אם התעניינתם בהיסטוריה של אוטומציה תעשייתית. אם יש לכם שאלות או שאתם רוצים לדון עוד במוצרים שלנו, אל תהססו לפנות אלינו! אנו מומחים בתחום ונשמח לסייע בכל דרך שנוכל.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123