Nel corso della storia dell’automazione, l’emergere di tecniche, processi e macchine sempre nuovi ha tracciato la strada perché l’automazione assumesse un ruolo sempre più importante nella nostra società. Gli obiettivi principali dell’evoluzione dell’automazione nella vita quotidiana sono stati migliorare efficienza, produttività, sicurezza e comodità. In questo articolo ripercorriamo la storia dell’automazione industriale per comprendere meglio come le diverse fasi della sua evoluzione abbiano portato alle tecnologie che utilizziamo oggi.
Storia dell’automazione nella produzione
Fin dagli inizi, le persone comuni e i proprietari di aziende hanno cercato modi diversi per migliorare l’efficienza nelle attività quotidiane. In tempi antichi, i nostri antenati svolgevano la maggior parte del lavoro manualmente con l’aiuto di macchine semplici, carrucole, leve, utensili e talvolta animali da lavoro. Dal punto di vista produttivo, i processi di produzione si classificano generalmente in:
- Completamente manuali
- Semi-automatizzati
- Completamente automatizzati
Riducendo la quantità di intervento umano necessaria per svolgere un compito, processi come la produzione diventano molto più efficienti grazie all’automazione. La cronologia della storia dell’automazione mostra come la tecnologia sia progredita attraverso le diverse fasi della sua evoluzione.
I secolo a.C.: ruote ad acqua
La reale data di origine delle ruote ad acqua è difficile da confermare; tuttavia divennero di uso comune presso Greci e Romani per macinare il grano in farina intorno al 1o secolo a.C. Altre macchine più semplici, risalenti a epoche molto precedenti, richiedevano ancora una notevole quota di intervento umano o di lavoro animale. L’utilizzo della caduta dell’acqua nei mulini per azionare un processo meccanico può essere considerato l’inizio della “semi-automazione” e delle prime fasi dell’evoluzione dell’automazione.
Prime ruote ad acqua
IX secolo: progressi nelle macchine dei mulini
I mulini ad acqua e a vento sono entrambi tipologie di macchine che utilizzano energie rinnovabili per azionare un processo meccanico. Il primo progetto documentato di un mulino a vento per uso pratico risale circa al 7-9o secolo ed è attribuito ai Persiani. Questi mulini a vento venivano usati per macinare il grano e furono poi sviluppati per molti altri processi meccanici.
Sebbene i mulini ad acqua potessero offrire più potenza a parità di dimensioni, i mulini a vento erano utilizzabili in regioni prive di corsi d’acqua. Entrambe le tecnologie continuarono a migliorare e vennero adottate in tutto il mondo per ridurre il lavoro manuale necessario in:
- Mulini a martelli
- Segherie
- Cartiere
- Mulini per la frantumazione dei minerali
- Mulini per l’affilatura degli utensili
Primi mulini a vento
Dal XVII al XVIII secolo: rivoluzione industriale
Nata nell’Europa occidentale, la rivoluzione industriale del 17o secolo fu un punto di svolta nell’evoluzione dell’automazione industriale. In quest’epoca, l’invenzione dei motori a vapore, dei mulini a vapore e dei motori a combustione interna sostituì in gran parte la necessità di mulini ad acqua e a vento. Nel 1785, Oliver Evans sviluppò anche un mulino per farina automatico, il primo processo industriale completamente automatizzato della storia, capace di una produzione continua senza intervento umano.
Prime fabbriche manifatturiere
Nel 1867, James Clerk Maxwell pubblicò un saggio che gettò le basi teoriche per la comprensione della teoria del controllo. Le fabbriche industrializzate vennero adottate per la produzione di massa di materiali come cotone, carta, plastica, vetro e metalli, in volumi molto maggiori e con grande efficienza. Con la diffusione globale delle tecnologie e dei processi della rivoluzione industriale, economia, trasporti, salute e farmaci conobbero una crescita esponenziale in tutto il mondo.
Motori a vapore per locomotive
Dal 1900 agli anni 1950: elettrificazione e controllori industriali
Intorno agli anni 1920, l’evoluzione dell’automazione industriale accelerò rapidamente quando le fabbriche iniziarono a impiegare la logica a relè e ad avviare l’elettrificazione - il processo di alimentazione tramite energia elettrica. L’espansione delle centrali elettriche, insieme all’operatività di nuovi generatori a vapore ad alta pressione, sottostazioni elettriche e turbine a vapore, portò a una crescente domanda di strumenti e sistemi di controllo.
Distribuzione dell’energia elettrica
Gli stabilimenti produttivi iniziarono a passare ai motori elettrici e sempre meno impianti continuarono a utilizzare alberi di trasmissione principali e azionamenti a cinghia con motrici a vapore. Durante questa transizione, gli impianti registrarono incrementi di output di circa il 30%. Ciò perché i motori elettrici erano molto più efficienti rispetto ai motori a vapore, richiedevano meno manutenzione e non subivano le elevate perdite per attrito tipiche di alberi e cinghie.
Primi motori elettrici
Dalle sale di controllo, luci codificate per colore servivano per inviare segnali agli operatori affinché eseguissero modifiche manuali, come aprire o chiudere valvole e accendere o spegnere interruttori. Questo è un tipo di controllo di processo noto come “on-off”. Negli anni ’30 furono introdotti nell’industria i controllori, che permettevano modifiche calcolate in risposta a perturbazioni dal valore di riferimento (setpoint). Nel 1958, moduli di logica digitale a stato solido per controllori logici cablati vennero adottati dai sistemi di controllo industriale per il controllo di processo e l’automazione. Come predecessori dei controllori logici programmabili (PLC) usati oggi, sostituirono gradualmente gran parte dell’esigenza di logica a relè elettromeccanici.
Prime postazioni di controllo
Dal XX al XXI secolo: computer e robotica
Nel 1971, l’invenzione dei microprocessori provocò forti cali di prezzo dell’hardware informatico e favorì la rapida crescita dei controlli digitali nell’industria manifatturiera. I continui progressi dell’informatica fino a oggi continuano a far progredire l’evoluzione dell’automazione industriale. Con i computer digitali, gli impianti potevano ora disporre di controllori in grado di svolgere compiti più complessi a velocità maggiori e con efficienza superiore.
Introduzione dei computer
Con il progredire della tecnologia, l’evoluzione della robotica di processo diventò sempre più rilevante negli impianti produttivi. Victor Scheinman, pioniere americano della robotica, inventò nel 1969 lo “Stanford arm”, progettato come soluzione di braccio a 6 assi, un robot articolato completamente elettrico. Questo aprì la strada a robot capaci di svolgere compiti più complessi come saldatura e assemblaggio. Nel 1973, l’Europa compiva enormi progressi nella robotica industriale portando sul mercato i robot attraverso ABB Robotics e KUKA Robotics.
I robot nelle fabbriche odierne sono impiegati in quasi ogni processo di assemblaggio e produzione. Oltre a togliere gli esseri umani da ambienti pericolosi, aiutano anche a ridurre i costi, mantenendo le aziende competitive grazie a maggiore efficienza energetica, produttività, accuratezza e precisione, con una qualità di produzione superiore. Oggi possiamo osservare l’evoluzione della robotica di processo in settori quali:
- Produzione del vetro
- Industria della cellulosa e cartiere
- Trasformazione alimentare e delle bevande
- Assemblaggio automobilistico
- Separazione del gas naturale
- Generazione di energia elettrica
- Produzione di elettronica
- Inscatolamento e imbottigliamento
Robotica nelle fabbriche manifatturiere
Evoluzione della domotica
L’evoluzione dell’automazione nella vita quotidiana è più evidente quando la sperimentiamo ogni giorno nelle nostre case. Con la crescita dell’elettrificazione nel 19o secolo, si stima che intorno al 1930 circa il 70% delle famiglie degli Stati Uniti fosse elettrificato. La distribuzione dell’energia elettrica rese possibile alimentare i primi elettrodomestici domestici come:
- Scaldacqua
- Asciugatrici
- Lavastoviglie
- Frigoriferi
- Aspirapolvere
- Lavatrici
- Macchine da cucire
Riscaldamento dell’acqua domestico
Sebbene molti di questi elettrodomestici fossero inizialmente troppo costosi per la maggior parte delle famiglie, la loro graduale introduzione sul mercato, unita al miglioramento delle tecnologie, li rese via via più accessibili.
Negli anni ’70, il forte calo dei prezzi dell’hardware informatico determinò una significativa riduzione del costo dell’elettronica. Ciò rese gli elettrodomestici più accessibili per l’uso domestico. Tra gli anni ’90 e i 2000, la tecnologia Internet fece passi avanti significativi. Questo permise alle case intelligenti di diventare più abbordabili, con conseguente aumento della popolarità della domotica. Oggi la domotica è facile da trovare nelle case moderne con tecnologie smart come luci automatiche, controlli HVAC, sistemi di sicurezza e protezione, Sollevatori TV e controlli per l’intrattenimento. Tutte queste tecnologie smart sono ora comodamente accessibili tramite smartphone con le app compatibili per la smart home. Con il lavoro da casa diventato una pratica più comune, abbiamo visto anche un aumento della domanda di scrivanie elettriche regolabili in altezza.
Casa intelligente - luci e controlli per l’intrattenimento
In sintesi
L’evoluzione dell’automazione nella vita quotidiana accompagna la storia e continuerà a progredire nelle generazioni future. Con i prossimi avanzamenti tecnologici, è prevedibile che la robotica di processo avrà un impatto ancora maggiore sul nostro settore.
Speriamo che tu l’abbia trovata informativa e interessante, soprattutto se ti appassiona la storia dell’automazione industriale. Per qualsiasi domanda o per discutere ulteriormente dei nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti in ciò che facciamo e saremo felici di aiutarti in ogni modo possibile.
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