Počas celej histórie automatizácie vývoj nových techník, procesov a strojov postupne vydláždil cestu k tomu, aby automatizácia zohrávala v našej spoločnosti väčšiu úlohu. Hlavnými cieľmi evolúcie automatizácie v každodennom živote sú zlepšenie efektivity, produktivity, bezpečnosti a pohodlia. V tomto článku sa pozrieme na históriu priemyselnej automatizácie, aby sme lepšie pochopili, ako sa jednotlivé etapy vývoja automatizácie vyvinuli a posunuli k technológiám, ktoré používame dnes.
História automatizácie vo výrobe
Odjakživa hľadali bežní ľudia aj podnikatelia rôzne spôsoby, ako zvýšiť efektivitu pri každodenných úlohách. V staroveku vykonávali naši predkovia väčšinu práce manuálne s pomocou jednoduchých strojov, kladiek, pák, ručného náradia a niekedy aj ťažných zvierat. Z pohľadu výroby sa výrobné procesy zvyknú deliť na:
- Plne manuálne
- Polautomatizované
- Plne automatizované
Znížením množstva ľudského zásahu potrebného na vykonanie úlohy sa procesy, ako je výroba, vďaka automatizácii stávajú oveľa efektívnejšími. Časová os histórie automatizácie ukazuje, ako sa technológie vyvíjali počas evolúcie automatizácie.
1st Century BC: Vodné kolesá
Presný dátum vzniku vodných kolies je ťažké potvrdiť; približne v 1st storočí pred n. l. ich však Gréci a Rimania začali bežnejšie používať na mletie obilia na múku. Iné, jednoduchšie stroje, ktoré siahajú ešte ďalej do minulosti, si na svoju činnosť stále vyžadovali značný podiel ľudskej obsluhy alebo práce zvierat. Využitie padajúcej vody z mlynov na pohon mechanického procesu možno považovať za začiatok „polautomatizácie“ a rané štádium evolúcie automatizácie.
Skoré vodné kolesá
9th Century: Pokroky v mlynskej technike
Vodné a veterné mlyny sú typom mlynskej techniky, ktorá využíva obnoviteľnú energiu na pohon mechanického procesu. Najstarší zaznamenaný návrh veterného mlyna na praktické použitie pochádza približne zo 7.–9th storočia a vytvorili ho Peržania. Tieto veterné mlyny slúžili na mletie obilia a neskôr sa vyvíjali pre mnohé ďalšie mechanické procesy.
Aj keď vodné mlyny ponúkali v pomere k svojej veľkosti vyšší výkon, veterné mlyny bolo možné používať v oblastiach, kde nebola k dispozícii tečúca voda. Obe technológie sa ďalej zdokonaľovali a rozšírili sa po celom svete, aby znižovali potrebu manuálnej práce v:
- Kladivových mlynoch
- Pílnach
- Papierňach
- Mlynoch na drvenie rudy
- Mlynoch na brúsenie nástrojov
Skoré veterné mlyny
17th to 18th Century: Priemyselná revolúcia
Priemyselná revolúcia, ktorá vznikla v západnej Európe, bola v 17th storočí významným míľnikom vo vývoji priemyselnej automatizácie. Počas tohto obdobia nahradili vynálezy parných strojov, parných mlynov a spaľovacích motorov potrebu vodných a veterných mlynov. V roku 1785 vyvinul Oliver Evans aj automatický mlyn na múku, ktorý bol prvým úplne automatizovaným priemyselným procesom v histórii, keďže umožňoval nepretržitú výrobu bez ľudského zásahu.
Skoré výrobné továrne
V roku 1867 publikoval James Clerk Maxwell prácu, ktorá položila začiatky teoretického základu pre pochopenie regulačnej teórie. Industrializované továrne sa naďalej zavádzali na hromadnú výrobu materiálov, ako sú bavlna, papier, plasty, sklo a kovy, vo výrazne vyšších objemoch a s väčšou efektivitou. Keď sa technológie a procesy priemyselnej revolúcie rozšírili po celom svete, ekonomika, doprava, zdravotníctvo a farmácia rástli exponenciálne.
Parné stroje pre lokomotívy
1900 to 1950s: Elektrifikácia & priemyselné riadiace systémy
Okolo 20. rokov 20. storočia sa vývoj priemyselnej automatizácie prudko zrýchlil, keď fabriky začali využívať reléovú logiku a prechádzali elektrifikáciou – procesom napájania elektrinou. Rastúce využívanie centrálnych elektrární v kombinácii s prevádzkou nových vysokotlakových kotlov, elektrických rozvodní a parných turbín viedlo k rastúcemu dopytu po prístrojoch a riadení.
Distribúcia elektrickej energie
Výrobné závody začali prechádzať na elektrické motory a menej prevádzok pokračovalo s hlavnými hriadeľmi a remeňovými pohonmi využívajúcimi parné stroje. Počas tohto prechodu zaznamenali výrobné zariadenia približne 30 % nárast produkcie. Dôvodom bolo, že elektrické motory boli v porovnaní s parnými strojmi výrazne účinnejšie, vyžadovali menej údržby a netrpeli vysokými trecími stratami z líniových hriadeľov a remeňov.
Skoré elektrické motory
Farebne označené svetlá z riadiacich miestností sa používali na posielanie signálov pre pracovníkov vo výrobe, aby vykonali manuálne zmeny, ako je otváranie či zatváranie ventilov a zapínanie alebo vypínanie prepínačov. Ide o typ riadenia procesu známy ako „on-off“. V 30. rokoch sa v priemysle začali používať regulátory, ktoré umožňovali vypočítané zmeny ako reakciu na odchýlky od žiadanej hodnoty. Pevné digitálne logické moduly pre pevne zapojené programované logické automaty sa začali v roku 1958 zavádzať v priemyselných riadiacich systémoch na procesné riadenie a automatizáciu. Ako predchodcovia dnes používaných programovateľných logických automatov (PLC) postupne nahradili väčšinu našich potrieb za elektromechanickou reléovou logikou.
Skoré riadiace stanice
20th to 21st Century: Počítače & robotika
V roku 1971 viedol vynález mikroprocesorov k výraznému poklesu cien počítačového hardvéru a umožnil rýchly rozvoj digitálnych riadení vo výrobnom priemysle. Neustály pokrok v počítačových technológiách až dodnes naďalej posúva vývoj priemyselnej automatizácie. S digitálnymi počítačmi mohli výrobné prevádzky používať regulátory, ktoré dokážu vykonávať zložitejšie úlohy vyššími rýchlosťami a s väčšou efektivitou.
Zavedenie počítačov
So vzostupom technológií sa čoraz výraznejšie presadzovala aj evolúcia robotickej procesnej automatizácie vo výrobných prevádzkach. Americký priekopník v oblasti robotiky Victor Scheinman v roku 1969 skonštruoval „Stanford arm“. Bol navrhnutý ako 6-osový kĺbový plne elektrický robot. Tým sa otvorila cesta k tomu, aby roboty zvládali zložitejšie úlohy, ako je zváranie a montáž. V roku 1973 dosiahla Európa veľký pokrok v priemyselnej robotike, keď priniesla roboty na trh cez ABB Robotics a KUKA Robotics.
Roboty v dnešných továrňach sa používajú takmer pri každom existujúcom montážnom a výrobnom procese. Nielenže odstraňujú ľudí z nebezpečného prostredia, ale zároveň pomáhajú znižovať náklady, aby podniky zostali konkurencieschopné, a to zvýšením energetickej efektívnosti, produktivity, presnosti a precíznosti pre vyššiu kvalitu výroby. Evolúciu robotickej procesnej automatizácie dnes vidíme v procesoch, ako sú:
- Výroba skla
- Celulózky a papiarne
- Spracovanie potravín a nápojov
- Automobilová montáž
- Separácia zemného plynu
- Výroba elektrickej energie
- Výroba elektroniky
- Konzervovanie a fľaškovanie
Robotika vo výrobných továrňach
Evolúcia domácej automatizácie
Evolúciu automatizácie v každodennom živote si najviac uvedomíme, keď ju denne zažívame v našich domovoch. Keď v 19th storočí začala rásť elektrifikácia, odhaduje sa, že okolo roku 1930 bolo elektrifikovaných 70 % domácností v USA. Distribúcia elektrickej energie priniesla majiteľom domov možnosť napájať prvé domáce spotrebiče, ako napríklad:
- Ohrievače vody
- Sušičky bielizne
- Umývačky riadu
- Chladničky
- Vysávače
- Práčky
- Šijacie stroje
Ohrev vody v domácnosti
Hoci boli mnohé z týchto spotrebičov spočiatku pre väčšinu domácností príliš drahé, ich postupné uvádzanie na trh v kombinácii so zlepšujúcimi sa technológiami ich napokon sprístupnilo a zlacnelo.
V 70. rokoch viedol výrazný pokles cien počítačového hardvéru aj k citeľnému zlacneniu elektroniky. To sprístupnilo domáce spotrebiče širšiemu okruhu používateľov. V 90. rokoch až 2000-tych rokoch sa internetové technológie výrazne rozvíjali. To umožnilo, aby sa inteligentné domácnosti stali dostupnejšími, čo viedlo k rastúcej obľube domácej automatizácie. Domácu automatizáciu dnes v moderných domácnostiach ľahko nájdete v podobe inteligentných technológií, ako sú automatické svetlá, riadenie HVAC, bezpečnostné a dohľadové systémy, TV lifty a ovládanie zábavy. Všetky tieto inteligentné technológie máme teraz pohodlne k dispozícii cez smartfón pomocou kompatibilných aplikácií pre inteligentnú domácnosť. Keďže práca z domu je čoraz bežnejšia, zaznamenali sme tiež rastúci dopyt po elektrických výškovo nastaviteľných stoloch.
Inteligentná domácnosť – osvetlenie a ovládanie zábavy
Zhrnutie
Evolúcia automatizácie v každodennom živote prebieha počas celej histórie a bude pokračovať aj v ďalších generáciách. S ďalším technologickým pokrokom môžeme očakávať, že evolúcia robotickej procesnej automatizácie bude mať na náš priemysel ešte väčší vplyv.
Veríme, že ste to považovali za rovnako informatívne a zaujímavé ako my, najmä ak vás zaujímala história priemyselnej automatizácie. Ak máte otázky alebo sa chcete o našich produktoch porozprávať viac, neváhajte nás kontaktovať! Sme odborníci v tom, čo robíme, a radi vám pomôžeme, ako budeme môcť.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123