אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים
אוטומציה של תהליכי ייצור היא הכיוון העיקרי אליו נע כיום הייצור ברחבי העולם. כל מה שבוצע בעבר על ידי האדם עצמו, תפקידיו, לא רק הפיזיים, אלא גם האינטלקטואליים, עוברים בהדרגה לטכנולוגיה, אשר בעצמה מבצעת מחזורים טכנולוגיים ומבצעת שליטה עליהם. זהו הזרם המרכזי של הטכנולוגיה המודרנית כעת. תפקידו של אדם בתעשיות רבות מצטמצם כעת רק לבקר על פני בקר אוטומטי.
במקרה הכללי, המונח "בקרת תהליכים" מובן כמערכת של פעולות הנחוצות כדי להתחיל, לעצור את התהליך, כמו גם לשמור או לשנות בכיוון הנדרש את הכמויות הפיזיקליות (מדדי תהליך). מכונות בודדות, צמתים, מכשירים, מכשירים, קומפלקסים של מכונות והתקנים שצריך לשלוט, המבצעים תהליכים טכנולוגיים, נקראים באוטומציה אובייקטי בקרה או אובייקטים מבוקרים. אובייקטים מנוהלים מגוונים מאוד במטרתם.
אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים - החלפת העבודה הפיזית של אדם שהושקע בניהול מנגנונים ומכונות באמצעות הפעלת מכשירים מיוחדים המספקים בקרה זו (וויסות של פרמטרים שונים, השגת פרודוקטיביות ואיכות מסוימת של המוצר ללא התערבות אנושית) .
האוטומציה של תהליכי הייצור מאפשרת להגדיל את פריון העבודה פי כמה, לשפר את בטיחותו, את ידידותיות הסביבה, לשפר את איכות המוצרים ולהשתמש בצורה יעילה יותר במשאבי הייצור, לרבות בפוטנציאל האנושי.
אוטומציה של תהליכים וייצור טכנולוגיים אינה אומרת שתהליכים אלו אפשריים ללא עבודה אנושית. העבודה האנושית כיום נותרה בסיס הייצור, רק טבעה ותוכנו משתנים. הפונקציות של עיצוב מכשירים אוטומטיים, ההתאמה התקופתית שלהם, פיתוח והכנסת תוכניות נופלות לאדם, מה שדורש מומחים מוסמכים, ובאופן כללי, עבודתם של אנשים הופכת מסובכת יותר.
כל תהליך טכנולוגי נוצר ומיושם עם מטרה מסוימת. ייצור התוצר הסופי או לקבלת תוצאת ביניים. אז המטרה של ייצור אוטומטי יכולה להיות מיון, הובלה, אריזה של המוצר. אוטומציה של ייצור יכולה להיות מלאה, מורכבת וחלקית.
אוטומציה חלקית מתרחשת כאשר פעולה או מחזור ייצור נפרד מתבצעים במצב אוטומטי. במקרה זה מותרת השתתפות מוגבלת של אדם בו.לרוב, אוטומציה חלקית מתרחשת כאשר התהליך מתקדם מהר מדי מכדי שהאדם עצמו יוכל להשתתף בו במלואו, בעוד שמכשירים מכניים די פרימיטיביים המונעים על ידי ציוד חשמלי עושים איתו עבודה מצוינת.
אוטומציה חלקית, ככלל, משמשת על ציוד שכבר עובד, היא תוספת אליו. עם זאת, הוא מראה את היעילות הגדולה ביותר כאשר הוא נכלל במערכת האוטומציה הכוללת מההתחלה - הוא מפותח, מיוצר ומותקן באופן מיידי כחלק אינטגרלי.
אוטומציה מורכבת צריכה לכסות אזור ייצור גדול נפרד, זה יכול להיות בית מלאכה נפרד, תחנת כוח. במקרה זה, כל ההפקה פועלת במצב של קומפלקס אוטומטי אחד מחובר. אוטומציה מלאה של תהליכי הייצור לא תמיד רצויה. תחום היישום שלו הוא ייצור מודרני מפותח העושה שימוש בציוד אמין במיוחד.
כשל של אחת המכונות או היחידות עוצר מיד את כל מחזור הייצור. בייצור כזה חייב להיות ויסות עצמי וארגון עצמי, המתבצע על פי תוכנית שנוצרה בעבר. יחד עם זאת, אדם משתתף בתהליך הייצור רק כבקר קבוע, עוקב אחר מצב המערכת כולה וחלקיה הבודדים, מתערב בהתחלת ייצור והתחלת ייצור ובמקרי חירום, או עם האיום של התרחשות כזו.
רמת האוטומציה הגבוהה ביותר של תהליכי ייצור — אוטומציה מלאה... בה המערכת עצמה מפעילה לא רק את תהליך הייצור, אלא גם שליטה מלאה עליו, המתבצעת על ידי מערכות בקרה אוטומטיות.אוטומציה מלאה הגיונית בייצור חסכוני ובר קיימא עם תהליכים טכנולוגיים מבוססים עם אופן פעולה קבוע.
יש לחזות מראש את כל החריגות האפשריות מהנורמה ולפתח מערכות הגנה מפניהן. כמו כן, יש צורך באוטומציה מלאה לעבודה שעלולה לסכן חיי אדם, בריאות או שמתבצעת במקומות שאינם נגישים לו - מתחת למים, בסביבה אגרסיבית, בחלל.
כל מערכת מורכבת מרכיבים המבצעים פונקציות ספציפיות. במערכת אוטומטית, חיישנים לוקחים קריאות ומשדרים אותן כדי לקבל החלטה כיצד להפעיל את המערכת, הפקודה כבר מבוצעת על ידי המכשיר. לרוב, מדובר בציוד חשמלי, שכן בעזרת זרם חשמלי כדאי יותר לבצע פקודות.
יש צורך להפריד בין מערכת הבקרה האוטומטית לאוטומטית. במערכת בקרה אוטומטית, חיישנים מעבירים קריאות ללוח הבקרה של המפעיל, והוא, לאחר שקיבל החלטה, מעביר את הפקודה לציוד המנהל. במערכת אוטומטית - האות מנותח על ידי מכשירים אלקטרוניים, הם, לאחר שקיבלו החלטה, נותנים פקודה למכשירים המבצעים.
מעורבות אנושית במערכות אוטומטיות היא הכרחית, אם כי כבקר. יש לו את היכולת בכל עת להתערב בתהליך הטכנולוגי, לתקן או לעצור אותו.
אז חיישן הטמפרטורה יכול להינזק ולתת קריאות שגויות. במקרה זה, האלקטרוניקה תתפוס את הנתונים שלה כאמינים מבלי להטיל עליהם ספק.
המוח האנושי עולה פעמים רבות על היכולות של מכשירים אלקטרוניים, אם כי הוא נחות מהם מבחינת מהירות התגובה. המפעיל יכול לזהות שהחיישן פגום, להעריך את הסיכונים ופשוט לכבות אותו מבלי להפריע לתהליך. יחד עם זאת, עליו להיות בטוח לחלוטין שהדבר לא יוביל לתאונה. ניסיון ואינטואיציה, שאינם זמינים למכונות, עוזרים לו לקבל החלטה.
התערבות ממוקדת כזו במערכות אוטומטיות אינה מהווה סיכון רציני אם ההחלטה מתקבלת על ידי איש מקצוע. כיבוי כל האוטומציה והעברת המערכת למצב שליטה ידנית טומנת בחובה השלכות חמורות בשל העובדה שאדם אינו יכול להגיב במהירות לשינוי במצב.
דוגמה קלאסית היא התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל, שהפכה לאסון מעשה ידי אדם הגדול ביותר במאה הקודמת. זה קרה בדיוק בגלל השבתת המצב האוטומטי, כאשר תוכניות למניעת חירום שפותחו כבר לא יכלו להשפיע על התפתחות המצב בכור של התחנה.
האוטומציה של תהליכים בודדים החלה בתעשייה כבר במאה ה-19. די להיזכר בווסת הצנטריפוגלי האוטומטי למנועי קיטור שתוכנן על ידי וואט. אך רק עם תחילת השימוש התעשייתי בחשמל, התאפשרה אוטומציה רחבה יותר לא של תהליכים בודדים, אלא של מחזורים טכנולוגיים שלמים. זאת בשל העובדה שבעבר הועבר כוח מכני למכונות חיתוך מתכות בעזרת הילוכים ו כוננים.
ייצור ריכוזי של חשמל והשימוש בו בתעשייה כולה החל רק במאה העשרים - לפני מלחמת העולם הראשונה, אז כל מכונה צוידה במנוע חשמלי משלה. נסיבות אלו הן שאפשרו למכן לא רק את תהליך הייצור של המכונה עצמה, אלא גם למכן את ניהולה. זה היה הצעד הראשון לקראת יצירת מכונות אוטומטיות... הדוגמאות הראשונות שלהן הופיעו בתחילת שנות ה-30. ואז עצם המונח "ייצור אוטומטי".
ברוסיה, אז בברית המועצות, הצעדים הראשונים בכיוון זה נעשו בשנות ה-30 וה-40. בפעם הראשונה, מכונות חיתוך מתכת אוטומטיות משמשות לייצור חלקים נושאים. ואז הגיע הייצור האוטומטי המלא הראשון בעולם של בוכנות למנועי טרקטור.
מחזורים טכנולוגיים אוחדו לתהליך אוטומטי אחד, החל בהעמסת חומרי גלם וכלה באריזת חלקים מוגמרים. זה התאפשר הודות לשימוש נרחב בציוד חשמלי מודרני באותה תקופה, ממסרים שונים, מתגים מרוחקים וכמובן כוננים.
ורק הופעתם של המחשבים האלקטרוניים הראשונים אפשרה להגיע לרמה חדשה של אוטומציה. כעת התהליך הטכנולוגי חדל להיחשב רק כמערכת של פעולות נפרדות שיש לבצע ברצף מסוים על מנת לקבל תוצאה. עכשיו כל התהליך הפך לאחד.
נכון לעכשיו, מערכות בקרה אוטומטיות לא רק מנהלות את תהליך הייצור, אלא גם שולטות בו, עוקבות אחר התרחשות חירום ומצבי חירום.הם מתניעים ועוצרים ציוד טכנולוגי, עוקבים אחר עומסי יתר ומתרגלים פעולות במקרה של תאונות.
לאחרונה, מערכות בקרה אוטומטיות מקלות על בנייה מחדש של ציוד לייצור מוצרים חדשים. זו כבר מערכת שלמה המורכבת ממערכות מולטי-מוד אוטומטיות בודדות המחוברות למחשב מרכזי שמחבר אותן ברשת אחת ומוציא משימות לביצוע.
כל תת-מערכת היא מחשב נפרד עם תוכנה משלה המיועדת לבצע משימות משלה. זה כבר מודולי ייצור גמישים. הם נקראים גמישים מכיוון שניתן להגדיר אותם מחדש לתהליכים טכנולוגיים אחרים ובכך להרחיב את הייצור, לגוון אותו.
פסגת הייצור האוטומטי הוא רובוטים תעשייתיים... אוטומציה חלחלה לייצור מלמעלה למטה. קו הובלה לאספקת חומרי גלם לייצור פועל באופן אוטומטי. הניהול והעיצוב הם אוטומטיים. הניסיון והאינטליגנציה האנושיים משמשים רק כאשר האלקטרוניקה אינה יכולה להחליף אותם.