Промышленная автоматизация: от прошлого к настоящему — полное руководство по применению в производстве и будущим трендам

Примечание редактора: Если вы регулярный читатель блога Cerasis, вы знаете, что мы — сторонняя логистическая компания, специализирующаяся на управлении транспортом через технологии (веб-система управления транспортом) и управляемые транспортные услуги, включая фрахтовый учет (оплата, аудит, консолидация накладных), фрахтовые претензии, программы входящего соответствия поставщиков, обратную логистику (возвраты), отношения с перевозчиками (переговоры о тарифах, поддержание отношений/тарифов) и технологические решения для фрахта электронной коммерции для тех, у кого есть eCommerce. Мы расширяем возможности грузоотправителей (в основном производителей и дистрибьюторов в промышленном секторе) с помощью технологий и инструментов автоматизации, чтобы сделать грузоотправителя более эффективным. Поэтому мы также заинтересованы не только в обсуждении производственных трендов и проблем, так как наши клиенты — производители, но и в таких отличных технологиях, как промышленная автоматизация. Сегодняшний пост будет фокусироваться на краткой истории промышленной автоматизации, том, что такое промышленная автоматизация, текущем состоянии и ближайшем будущем того, что нас ждет в промышленной автоматизации. Краткая версия этого поста впервые была опубликована как гостевой блог на блоге Cisco-Eagle.

Промышленная автоматизация имеет несколько ключевых сегментов. В 1970-х годах оригинальная DCS была разработана в 1970-х инженерами Honeywell, а первый PLC стал детищем изобретателя Дика Морли и других. Несколько инновационных стартапов разработали ПО HMI для ПЛК и промышленных I/O. Инновационные датчики и актуаторы пришли от нескольких ключевых компаний. В фрагментированном бизнесе большинство инноваторов застревают на плато роста и поглощаются. Но некоторые продолжают генерировать независимый рост и успех.

Проследите корни всех значимых сегментов бизнеса автоматизации, и вы найдете ключевых людей и инновации. Промышленная приборостроение и управление всегда были горячей точкой для новых продуктов — улучшенных датчиков, усилителей, дисплеев, регистраторов, элементов управления, клапанов, актуаторов и других виджетов и гаджетов. Но рынки относительно небольшие, специализированные и фрагментированные, и редко какой-либо значительный объем напрямую результатирует из отдельных продуктов. Эта бизнес-модель во многом видна и в технических продажах.

Многие компании промышленной автоматизации были основаны с инновационными разработками для нишевых применений. Целевыми клиентами обычно были местные конечные пользователи, предоставившие возможность протестировать новые идеи, обычно из-за конкретных неудовлетворенных потребностей. Успешные стартапы расширяли свои продукты и рынки за изначально узкие применения и географии, в зависимости от реальной ценности инновации, а также от того, смог ли основатель нанять подходящий менеджмент, лидеров продаж и маркетинга для роста компании за начальные предпринимательские стадии.

Поскольку автоматизация — такой фрагментированный бизнес, все более крупные (много миллиардные $) компании в основном являются конгломератами продуктов и услуг; каждый продуктовый сегмент генерирует относительно небольшой объем, но вместе они образуют крупные бизнесы.

Что такое промышленная автоматизация?

Согласно Википедии, автоматизация — это:

Автоматизация или автоматическое управление — это использование различных систем управления для эксплуатации оборудования, такого как станки, процессы на заводах, котлы и печи для термической обработки, коммутация в телефонных сетях, рулевое управление и стабилизация кораблей, самолетов и других приложений с минимальным или сниженным человеческим вмешательством. Некоторые процессы были полностью автоматизированы.

Термин "автоматизация", вдохновленный более ранним словом "automatic" (происходящим от "automaton"), не был широко использован до 1947 года, когда General Motors создал отдел автоматизации. В это время промышленность быстро внедряла контроллеры обратной связи, которые были представлены в 1930-х.

Автоматизация достигнута различными средствами, включая механические, гидравлические, пневматические, электрические, электронные и компьютеры, обычно в комбинации. Сложные системы, такие как современные заводы, самолеты и корабли, обычно используют все эти комбинированные техники.

Промышленные инженеры представляли полностью автоматизированные заводы по крайней мере со середины 20-го века. Но реальная гонка за автоматизацию производства можно сказать началась в 1980-х, когда американские автопроизводители пришли с видением «lights-out» производства (производство без света/людей). Идея заключалась в том, чтобы обойти конкурентов, автоматизировав заводы настолько, что весь производственный процесс мог быть оставлен роботами. В большой степени это осталось лишь видением до сих пор.

Что такое промышленная автоматизация в производстве?

Промышленная автоматизация в производстве — это использование «интеллектуальных» машин на заводах так, чтобы производственные процессы могли выполняться с минимальным человеческим вмешательством. Она включает применение различных систем управления для обеспечения автономной работы оборудования с малым участием человека в задачах, требующих скорости, выносливости и точности.

Промышленная автоматизация может быть достигнута несколькими разными способами, включая механические, электрические, электронные, гидравлические, пневматические и компьютеры. Обычно используются два или более этих способа в комбинации. Современные передовой завода, корабли и самолеты комбинируют все эти техники.

Основные преимущества производственной автоматизации включают более бережливые операционные процессы, требующие меньше энергии, меньше материалов и сниженные потери труда. Это может привести к улучшению качества, точности и прецизионности. Недостатки включают высокие затраты на НИОКР и установку оборудования.

Каково текущее состояние промышленной автоматизации в производстве?

Хотя «lights-out» производство, концепция, при которой можно выключить свет, оставив все роботам, остается мечтой, с 1980-х достигнут замечательный прогресс. Многие повторяющиеся и высокоточные работы на крупных заводах, таких как в автомобильных сборочных линиях, были перехвачены промышленными роботами.

Современные промышленные роботы обладают высокими вычислительными возможностями, значительно улучшенными системами зрения и увеличивающимися степенями операционной свободы. Однако они ограничены работой в высокоструктурированных средах и во значительной степени все еще требуют управления людьми. Они также слишком специализированны и негибки для использования малых и средних предприятий. Поэтому их можно по сути считать инструментами длинных производственных серий и крупных производителей.

Благодаря быстрому развитию и распространению микрокомпьютерных и программных технологий, автоматизация в производстве почти полностью зависит от возможностей компьютеров и ПО для автоматизации, оптимизации и интеграции различных компонентов производственной системы. Из-за этой зависимости автоматизация в производстве называется компьютерно-интегрированным производством.

Каково будущее промышленной автоматизации?

Хотя промышленная автоматизация в производстве не лишена критиков (таких как необоснованное утверждение, что она приведет к массовой безработице), ее будущее выглядит очень светлым. Промышленные роботы будущего будут многофункциональны, чтобы одна и та же машина могла использоваться для нескольких разных целей. У них будут многие способности, ассоциируемые с человеческими рабочими, такие как способность принимать решения и работать автономно. У них также будут возможности самообследования и предиктивного обслуживания.

Благодаря промышленной автоматизации производства, завод будущего будет более эффективен в использовании энергии, сырья и человеческих ресурсов. Также, вопреки популярному мнению, опыт до сих пор показал, что автоматизация не вызовет массовой безработицы. Наоборот, массовое использование роботов создаст больше рабочих мест. Люди и роботы будут работать вместе, создавая более эффективное и продуктивное рабочее пространство.