Razvoj avtomatizacije

V celotni zgodovini avtomatizacije je pojav novih tehnik, procesov in strojev sčasoma začrtal pot, da avtomatizacija prevzame večjo vlogo v naši družbi. Glavni cilji razvoja avtomatizacije v vsakdanjem življenju so bili izboljšati učinkovitost, produktivnost, varnost in udobje. V tem članku bomo obravnavali zgodovino industrijske avtomatizacije, da bi bolje razumeli, kako so se različne faze razvoja avtomatizacije oblikovale in napredovale do tehnologij, ki jih uporabljamo danes.

Zgodovina avtomatizacije v proizvodnji

 

Od nekdaj so vsakdanji ljudje in lastniki podjetij iskali različne načine za izboljšanje učinkovitosti pri vsakodnevnih opravilih. V antičnih časih so naši predniki večino dela opravljali ročno s pomočjo preprostih strojev, škripcev, vzvodov, ročnega orodja in včasih tudi z delovnimi živalmi. Z vidika proizvodnje se proizvodni procesi običajno razvrstijo v:

• Popolnoma ročni
• Polavtomatski
• Popolnoma avtomatski

Zmanjšanje potrebnega človeškega posega pri izvajanju nalog s pomočjo avtomatizacije naredi procese, kot je proizvodnja, bistveno učinkovitejše. Časovnica zgodovine avtomatizacije prikazuje, kako je tehnologija napredovala skozi razvoj avtomatizacije.

1^st stoletje pr. n. št.: Vodna kolesa

Pravi izvorni datum za vodna kolesa je težko potrditi, vendar so jih Grki in Rimljani začeli pogosteje uporabljati za mletje žita v moko okoli 1^st stoletja pr. n. št. Druge preprostejše naprave, ki segajo še dlje nazaj, so za delovanje še vedno zahtevale precej človeškega posega ali dela živali. Uporaba padajoče vode iz vodnih mlinov za pogon mehanskega procesa velja za začetek »polavtomatizacije« in za zgodnje faze razvoja avtomatizacije.

Zgodnja vodna kolesa

 

9^th stoletje: Napredek v mlinarski mehanizaciji

Vodnimi in vetrnimi mlini sta vrsti mlinarske mehanizacije, ki za pogon mehanskega procesa uporabljata obnovljiv vir energije. Najzgodnejši zabeleženi načrt vetrnega mlina za praktično uporabo izvira iz obdobja 7.–9^th stoletja in so ga izdelali Perzijci. Ti vetrni mlini so prav tako služili za mletje žita, pozneje pa so jih razvili za številne druge mehanske procese.

Čeprav lahko vodni mlini glede na svojo velikost ponudijo več moči, so bili vetrni mlini uporabni na območjih brez tekoče vode. Obe tehnologiji sta se nenehno izboljševali in sta bili sprejeti po vsem svetu za zmanjšanje ročnega dela v:

• Kladivnih mlinih
• Žagah
• Papirnicah
• Mlinarnah za drobljenje rude
• Mlinarnah za ostrenje orodja

Zgodnji vetrni mlini

 

17^th do 18^th stoletje: Industrijska revolucija

Industrijska revolucija, ki je izvirala iz Zahodne Evrope, je bila v 17^th stoletju pomembna prelomnica v razvoju industrijske avtomatizacije. V tem obdobju so izumi parnih strojev, parnih mlinov in motorjev z notranjim zgorevanjem v veliki meri nadomestili potrebo po vodnih in vetrnih mlinovih. Leta 1785 je Oliver Evans razvil tudi avtomatski mlin za moko, kar je bil prvi povsem avtomatiziran industrijski proces v zgodovini, saj je omogočal neprekinjeno proizvodnjo brez človeškega posega.

Zgodnje proizvodne tovarne

Leta 1867 je James Clerk Maxwell objavil članek, ki je postavil začetke teoretične osnove za razumevanje teorije vodenja. Industrijske tovarne so se še naprej uveljavljale za množično proizvodnjo materialov, kot so bombaž, papir, plastika, steklo in kovine, v veliko višjih količinah in z večjo učinkovitostjo. Ko so se tehnologije in procesi industrijske revolucije razširili po svetu, so gospodarstvo, transport, zdravje in farmacija globalno eksponentno rasli.

Parni stroji za lokomotive

 

1900 do 1950-ih: Elektrifikacija & industrijski krmilniki

Okoli 1920-ih se je razvoj industrijske avtomatizacije hitro pospešil, ko so tovarne začele uporabljati relejno logiko in prešle na elektrifikacijo – napajanje z električno energijo. Širitev uporabe centralnih elektrarn v kombinaciji z delovanjem novih visokotlačnih kotlov, električnih razdelilnih postaj in parnih turbin je povzročila naraščajoče povpraševanje po instrumentih in krmiljih.

Distribucija električne energije

Proizvodni obrati so začeli prehajati na električne motorje, manj obratov pa je nadaljevalo z linijskimi pogonskimi gredmi in jermenskimi prenosi na parni pogon. V tem prehodu so proizvodni obrati doživeli približno 30-% povečanje izhoda. Razlog je bil v tem, da so električni motorji v primerjavi s parnimi stroji precej učinkovitejši, zahtevajo manj vzdrževanja in nimajo velikih trenjskih izgub zaradi linijskih gredi in jermenov.

Zgodnji električni motorji

Barvno označene luči iz nadzornih sob so pošiljale signale delavcem v tovarnah, da so ročno izvedli spremembe, kot so odpiranje ali zapiranje ventilov ter vklop ali izklop stikal. To je vrsta procesnega vodenja, znana kot »vključeno-izključeno«. V 1930-ih so v industrijo uvedli krmilnike, ki so omogočili izračunane spremembe kot odziv na motnje glede na nastavljeno vrednost. Leta 1958 so industrijski nadzorni sistemi za procesno vodenje in avtomatizacijo začeli uvajati polprevodniške digitalne logične module za fiksno ožičene programirane logične krmilnike. Kot predhodniki danes uporabljenih programabilnih logičnih krmilnikov (PLC) so postopoma nadomestili večino potreb po elektromehanski relejni logiki.

Zgodnje nadzorne postaje

 

20^th do 21^st stoletje: Računalniki & robotika

Leta 1971 je izum mikroprocesorjev povzročil velik padec cen računalniške strojne opreme in omogočil hitro rast digitalnih krmiljenj v proizvodni industriji. Naš nenehen napredek v računalniški tehnologiji do danes še naprej poganja razvoj industrijske avtomatizacije. Z digitalnimi računalniki so proizvodni obrati dobili krmilnike, ki lahko izvajajo bolj zapletene naloge pri višjih hitrostih in z večjo učinkovitostjo.

Uvedba računalnikov

Ko je tehnologija napredovala, je razvoj robotske procesne avtomatizacije postajal vse bolj izrazit v proizvodnih obratih. Victor Scheinman, ameriški pionir na področju robotike, je leta 1969 izumil »Stanfordovo roko«. Zasnovana je bila kot rešitev z 6-osnim členjenim, popolnoma električnim robotom. To je utrlo pot, da so roboti dobili potencial za izvajanje bolj zapletenih nalog, kot sta varjenje in montaža. Leta 1973 je Evropa naredila velik korak v industrijski robotiki, saj je robote na trg uvedla prek ABB Robotics in KUKA Robotics.

Roboti v današnjih tovarnah se uporabljajo skoraj v vseh obstoječih montažnih in proizvodnih procesih. Ne le, da roboti ljudi umikajo iz nevarnih okolij, temveč tudi pomagajo znižati stroške lastnikom podjetij za ohranjanje konkurenčnosti, saj povečujejo energetsko učinkovitost, produktivnost, natančnost in preciznost za boljšo kakovost proizvodnje. Danes lahko razvoj robotske procesne avtomatizacije vidimo v procesih, kot so:

• Proizvodnja stekla
• Papirnice in celulozarne
• Predelava hrane in pijače
• Avtomobilska montaža
• Ločevanje zemeljskega plina
• Proizvodnja električne energije
• Proizvodnja elektronike
• Konzerviranje in polnjenje v steklenice

Robotika v proizvodnih tovarnah

Razvoj domače avtomatizacije

 

Razvoj avtomatizacije v vsakdanjem življenju je najbolj opazen, ko ga vsak dan doživljamo v svojih domovih. Ko se je elektrifikacija v 19^th stoletju začela širiti, je bilo ocenjenih 70 % ameriških gospodinjstev okoli leta 1930 elektrificiranih. Distribucija električne energije je lastnikom omogočila napajanje prvih gospodinjskih naprav, kot so:

• Grelniki vode
• Sušilniki perila
• Pomivalni stroji
• Hladilniki
• Sesalniki
• Pralni stroji
• Šivalni stroji

Domače ogrevanje vode

Čeprav so bile mnoge od teh naprav sprva za večino gospodinjstev predrage, so jih postopna uvedba na trg in izboljševanje tehnologij sčasoma naredili bolj dostopne.

V 1970-ih je občuten padec cen računalniške strojne opreme povzročil znatno pocenitev elektronike. To je omogočilo, da so gospodinjske naprave postale dostopnejše za domačo rabo. V 1990-ih in 2000-ih se je internetna tehnologija močno razvijala. To je omogočilo, da so pametni domovi postali cenovno ugodnejši, kar je privedlo do večje priljubljenosti domače avtomatizacije. Domačo avtomatizacijo danes zlahka najdemo v sodobnih domovih s pametnimi tehnologijami, kot so samodejne luči, nadzor HVAC, varnostni in nadzorni sistemi, TV dvižni mehanizmi in nadzor zabavnih naprav. Do vseh teh pametnih tehnologij zdaj preprosto dostopamo prek pametnega telefona s kompatibilnimi aplikacijami za pametni dom. Ker delo od doma postaja vse pogostejše, opažamo tudi porast povpraševanja po električnih stoječih mizah.

Pametni dom – luči in nadzor zabave

Za zaključek

Razvoj avtomatizacije v vsakdanjem življenju poteka skozi celotno zgodovino in se bo nadaljeval tudi v prihodnjih generacijah. Z nadaljnjim napredkom tehnologije lahko pričakujemo, da bo razvoj robotske procesne avtomatizacije še močneje vplival na našo panogo.

Upamo, da se vam je članek zdel tako poučen in zanimiv kot nam, še posebej, če vas zanima zgodovina industrijske avtomatizacije. Če imate kakršna koli vprašanja ali želite podrobneje govoriti o naših izdelkih, nas prosimo kontaktirajte! Smo strokovnjaki na svojem področju in z veseljem pomagamo na vsak način.

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