Utveckling och Historia

Den tidigaste kontrollmekanismen för återkoppling användes för att täta seglen av väderkvarnar. Det var patenterad.

Den centrifugalregulatorn användes för att justera avståndet mellan kvarnstenar och även i den automatiska kvarn som utvecklats av Oliver Evans 1785, vilket gör den första helt automatiserad industriell process. Så småningom såg man nyttan för vetenskapen, både inom termodynamik och reglerteknik.

Utvecklingen av elektronisk förstärkare kom under 1920-talet, vilket var viktigt för långdistanstelefon där det krävs ett högre signal-brusförhållande vilket löstes genom negativ återkoppling av brusreduceringen. Detta och andra telefoniapplikationer bidrog till framväxten. Militära applikationer under andra världskriget som bidragit till och dragit nytta av kontrollteori var brandkontrollsystem och flygplanskontroller. Ordet ”automation” myntades på 1940-talet av General Electric.

Relälogik infördes i samband med fabrikselektrifieringen som genomgick en snabb anpassning från 1900 även om 1920-talet. Centrala elektriska kraftverk hade också snabb tillväxt och även drift av nya högtryckspannor, ångturbiner och transformatorstationer skapade en stor efterfrågan på instrument och reglage.

Centrala kontrollrum blev vanliga på 1920-talet, men så sent som i början av 1930-talet var de flesta processtyrningar av typen av-på. Operatörer övervakade oftast processerna och läste av instrumenten. För att göra korrigeringar, öppnade eller stängde operatörerna manuellt ventiler eller växlar på eller av. Kontrollrum använde också färgkodade lampor för att skicka signaler till arbetare i fabriken för att manuellt göra vissa ändringar.

Controllers, som kunde göra beräknade automatiska förändringar som respons på avvikelser från en givare istället för on-off kontroll, började introduceras 1930.

År 1959 blev Texacos Port Arthur raffinaderiet den första kemiska fabrik att använda digital styrning.

Omvandling av fabriker till digital kontroll började spridas snabbt på 1970-talet samtidigt som priset på hårdvaran sjönk.

Betydande applikationer och den automatiska telefonväxel infördes 1892.

1929, var Bell-systemet automatiserat till 32%. En automatisk telefonväxel var ursprungligen ett antal vakuum rörförstärkare och elektromekaniska brytare, vilket konsumerade en stor mängd el. Växte samtalsvolymen befarades det att telefonsystemet skulle konsumera all elproduktion, vilket fick Bell att börja forskningen om transistorn.

Logiken utförd av telefonstationerna var inspirationen till den digitala datorn.

Den första kommersiellt framgångsrika automatiska glasblåsnings maskinen infördes 1905.  Maskinen, som sköttes av två man arbetade i 12-timmarsskift och kunde producera 17.280 flaskor på 24 timmar, jämfört med de 2880 flaskor som görs av sex män i gammal teknik.

Elektriska drivsystem har utvecklats med hjälp reglerteknik. Drivsystem där olika sektioner av en maskin måste hålla en exakt diffrentiering mellan olika sektioner. Ett exempel på det är tex att stål som rullar genom en maskin töjer sig när den passerar genom par av valsar, som måste köras vid successivt högre hastigheter. I papperstillverkning krymper pappret när det passerar runt olika torkfunktioner vars utrustning då måste köras i successivt lägre hastighet. Den första tillämpningen av en styrd eldrift var på en pappersmaskin 1919.

Innan användningen av automation tillverkades många kemikalier i omgångar.

Självverkande verktygsmaskiner som förflyttade handens fingerfärdighet så att de kunde användas av outbildade arbetare utvecklades på 1840-talet.

Verktygsmaskiner automatiserades med Numerisk kontroll (NC) med hjälp av stansade papperskort, hålkort, på 1950-talet. Detta utvecklades snart till datoriserad numerisk styrning (CNC).

Idag omfattar  automatisering praktiskt taget alla typer av tillverknings- och monteringsprocesser. Några av de större processer är elproduktion, oljeraffinering, kemikalier, stålverk, plast, cementfabriker, gödsel, växter, massa- och pappersbruk, bil och lastbilsmontering, flygplansproduktion, glastillverkning, naturgas, separeringsanläggningar, mat och dryck framställnign, konservering och tappning samt tillverkning av olika typer av mat och dryck. Robotar är särskilt användbara i riskfyllda applikationer som sprutmålning. Robotar används också för att montera elektroniska kretsar. Automotive svetsning sker med robotar och automatisk svetsning används i applikationer som te.x. rörledningar.

Fördelar och nackdelar

De främsta fördelarna med automatisering är:

  • Ökad produktivitet och höjd tillverkningsttakt.
  • Förbättrad kvalitet eller ökad förutsägbarhet i kvalitet.
  • Förbättrad robusthet (konsekvens), av processer eller produkter.
  • Ökad enhetlighet av produktionen.
  • Minskad direkta kostnader för arbetskraft och övriga kostnader.Följande metoder används ofta för att förbättra produktivitet, kvalitet, eller robusthet.
  • Installera automatisering i verksamheten för att minska genomloppstiden.
  • Installera automation där det krävs en hög grad av noggrannhet.
  • Byt ut mänskliga operatörer i uppgifter som innebär hårt fysiskt eller monotont arbete.
  • Byt ut människor i farliga miljöer (t.ex. brand, utrymme, vulkaner, nukleära anläggningar, under vatten, etc.)
  • Utföra arbetsuppgifter som är bortom mänsklig förmåga gällande storlek, vikt, hastighet, uthållighet, etc.
  • Ekonomisk förbättring: Automation kan förbättra ekonomin i företagen, samhället och för mänskligheten. Till exempel, när ett företag investerar i automation, eller när en stat eller ett land ökar sina inkomster på grund av automatisering som Tyskland eller Japan i 20-talet.
  • Minskar drift tid och hanteringstiden avsevärt.
  • Frigör arbetstagare att ta på sig andra roller.
  • Ger jobb högre nivå i utvecklingen som driftsättning, underhåll och drift av de automatiserade processer.

De främsta nackdelarna med automatisering är:

  • Säkerhetshot / sårbarhet: Ett automatiskt system kan ha en begränsad nivå av intelligens, och är därför mer mottagliga för att begå fel utanför dess omedelbara räckvidd i kunskap Oförutsägbara / orimliga utvecklingskostnader: Kostnaden för att automatisera en process får inte överstiga kostnaden som sparas genom automatisering.
  • Hög initial kostnad: Automatiseringen av en ny produkt eller anläggning kräver vanligtvis en mycket stor initial investering i jämförelse med enhetskostnaden för produkten, även om kostnaden för automatisering kan på många produkter och över tid.

I tillverkningsindustrin, har syftet med automatisering förskjutits till frågor bredare än produktiviteten, kostnad och tid.
Lights out tillverkning är när ett produktionssystem är 100% eller nära 100% automatiserad  För att eliminera behovet av arbetskostnaderna alla tillsammans.

Klicka här för att ladda ner PDF

Kontakta oss för mer information och prisuppgift