什么是工業(yè)自動化？

什么是工業(yè)自動化？

維基百科將自動化定義為“在最少的人工協(xié)助下執(zhí)行流程或程序的技術”。

那么什么是工業(yè)自動化？它與上面的定義不同，還是術語相同？

這些術語是相關的。工業(yè)自動化使用機器人、計算機或信息技術等控制系統(tǒng)來處理工業(yè)機械作為人類的替代品。

區(qū)別在于機械控制。自工業(yè)革命開始以來，自動化一直使用電力、水或其他來源的電力來運行機器。但為了維持適當?shù)妮敵?，這些系統(tǒng)仍然需要人類。工業(yè)自動化限制了人類在生產(chǎn)過程中的作用。

工業(yè)自動化是什么時候開始的？

工業(yè)自動化源于Dick Morley的工作，他在1968年創(chuàng)建了第一個可編程邏輯控制器，以及霍尼韋爾工程師在1970年代初開發(fā)的分布式控制系統(tǒng)。許多公司建立在這些基礎上，在接下來的幾十年里推出了創(chuàng)新的控制元件、傳感器、放大器、執(zhí)行器和其他工業(yè)自動化組件。

這些早期的系統(tǒng)通常是專有的，這意味著它們確實可以很好地相互配合。近年來，許多工業(yè)組織都在推動系統(tǒng)提供標準化的互操作性標準。

工業(yè)自動化有哪些優(yōu)勢？

在當今快節(jié)奏的世界中，公司必須盡其所能進行競爭。與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，工業(yè)自動化具有許多優(yōu)勢，包括

  • 降低生產(chǎn)或勞動力成本。自動化系統(tǒng)可以 24/7 全天候不間斷運行。與工資、福利、培訓以及與維持大量勞動力相關的其他成本相比，這可以降低勞動力成本。正如許多制造商在 2020 年意識到的那樣，即使在勞動力短缺的情況下，自動化系統(tǒng)也有助于保持生產(chǎn)力。
  • 提高勞動生產(chǎn)率。自動化的最大好處之一是提高了每位員工的生產(chǎn)力。雖然這可能會導致整體就業(yè)人數(shù)減少，但一些研究表明，由于生產(chǎn)率提高，剩余工作的工資將高于沒有自動化的情況下。
  • 提高產(chǎn)品質量。自動化帶來符合規(guī)范。監(jiān)控受控質量過程可降低整體缺陷率。
  • 提高工人安全性。工業(yè)自動化系統(tǒng)允許機器人或自動化系統(tǒng)在存在危險條件的情況下取代人類工人。這可能包括存在化學物質、輻射或極端溫度的位置。

工業(yè)自動化系統(tǒng)的復雜性

工業(yè)自動化系統(tǒng)通常有許多設備和技術協(xié)同工作。這些系統(tǒng)具有特定的分層排列，如下所述。

作者：Hubert Kirrmann - Powerpoint， CC BY-SA 4.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56048025

字段級別

這是最低級別的自動化設備?，F(xiàn)場設備將信息發(fā)送到下一個級別進行分析和監(jiān)控或轉換信號以供使用。現(xiàn)場設備包括傳感器和執(zhí)行器。

傳感器將信息向上傳輸?shù)娇刂茖?，包括與流量、壓力、溫度、速度或液位相關的數(shù)據(jù)。控制器以電信號的形式接收數(shù)據(jù)，使其能夠實時了解正在發(fā)生的事情。

執(zhí)行器在另一個方向工作。它們將來自控制器的電信號轉換為機械過程，以改變流量、升高或降低溫度、提高或降低速度等。執(zhí)行器的示例包括繼電器、流量控制閥、直流和伺服電機以及氣動執(zhí)行器。

控制級別

控制層由驅動執(zhí)行器和過程傳感器數(shù)據(jù)的自動化設備組成。數(shù)控機床是一種控制液位設備。但工業(yè)自動化中使用最廣泛的控制電平設備是可編程邏輯控制器或PLC。這些設備使用 CPU、模擬或數(shù)字輸入和輸出以及各種通信模塊等模塊提供自動控制功能。許多公司都提供PLC系統(tǒng)，但一些最受歡迎的是由

  • 西門子
  • 羅克韋爾自動化/艾倫·布拉德利
  • 施耐德電氣
  • 阿布
  • 三菱
  • 霍尼韋爾
  • 光洋
  • 基恩士

監(jiān)督/生產(chǎn)控制級別

這種級別的工業(yè)自動化系統(tǒng)設置機器啟動和關閉時間，負責生產(chǎn)目標，監(jiān)督參數(shù)并維護歷史存檔數(shù)據(jù)。

在此級別，大多數(shù)系統(tǒng)由分布式控制系統(tǒng)（DCS）或監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)控制。DCS系統(tǒng)強調向操作員提供數(shù)據(jù)的過程級控制，而SCADA系統(tǒng)是事件驅動的。SCADA提供更廣泛的通信協(xié)議。DCS系統(tǒng)往往具有集成的操作員界面和標簽數(shù)據(jù)庫，而這些必須添加并導入到SCADA系統(tǒng)中。

企業(yè)級

這個頂級的工業(yè)控制是管理系統(tǒng)。它包括客戶和市場分析，生產(chǎn)計劃，訂單和銷售系統(tǒng)等。這是信息開始和結束的地方。它將包括系統(tǒng)構建的任何通信網(wǎng)絡。工業(yè)應用中經(jīng)常使用的網(wǎng)絡包括CAN，DeviceNet，RS485，Profibus和Foundation Fieldbus。

工業(yè)自動化示例

為了讓您更好地了解什么屬于“工業(yè)自動化”的保護傘，這里有一些例子。

固定自動化系統(tǒng)

在這些系統(tǒng)中，操作很少有任何變化。批量生產(chǎn)系統(tǒng)和使用輸送機的流動過程是固定的工藝系統(tǒng)。其中包括：

  • 物料搬運輸送系統(tǒng)
  • 油漆和涂料自動化流程
  • 自動化裝配線

可編程自動化系統(tǒng)

可編程系統(tǒng)可以使用電子控制進行更改。它們通常用于批量生產(chǎn)。一個“批次”可以有幾十到幾千個單位?？删幊套詣踊到y(tǒng)可能需要大量的重新編程時間。示例包括：

  • 數(shù)控機床
  • 從一種口味或產(chǎn)品轉變?yōu)榱硪环N口味或產(chǎn)品的食品加工設施
  • 運動控制應用

靈活的系統(tǒng)

靈活的自動化系統(tǒng)通常由計算機控制。這可能包括數(shù)控機床。計算機由人類控制。靈活的系統(tǒng)可以相對輕松地管理生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品變更。這方面的一個例子是加工車間或小批量機械車間。

與工業(yè)自動化相關的工作

工業(yè)自動化相關工作雇用了近10%的美國勞動力。其中許多工作都是高薪的。有些不需要大學學位。以下是一些與自動化相關的工作示例。

半技術職位：

  • 數(shù)控機床操作員
  • 精加工技術員
  • 食品加工操作員
  • 機器設置員和操作員
  • 模具技術員
  • 質量控制技術員
  • 鈑金制造商

技術或技術職位：

  • 自動化或機器人技術員
  • 數(shù)控編程員
  • 電氣或電子起草人
  • 工業(yè)電工
  • 工業(yè)工程技術員
  • 工業(yè)機械技工
  • 鉗工
  • 維修技師
  • 機械起草員（加元）
  • 工具和模具制造商

管理職位

  • 設計與工程經(jīng)理
  • 物流經(jīng)理
  • 維護經(jīng)理
  • 制造經(jīng)理
  • 運營經(jīng)理
  • 質量經(jīng)理
  • 安全經(jīng)理
  • 運輸經(jīng)理

專業(yè)職位

  • 自動化工程師
  • 電氣工程師
  • 食品科學家
  • 機電工程技術專家
  • 工業(yè)數(shù)據(jù)科學家
  • 工業(yè)工程師
  • 機械工程師
  • 機電一體化工程師
  • 網(wǎng)絡或網(wǎng)絡安全特惠
  • 質量或可靠性工程師