Componente mecanice pentru ingineria automatizării

Ingineria automatizării acoperă o gamă largă de componente și de tehnologii care conlucrează pentru a automatiza și a optimiza procesele și mașinile. Componentele mecanice servesc drept elemente de bază pentru implementarea sistemelor automate. Aceste componente includ actuatoare, senzori, sisteme de transmisie mecanică și alte elemente mecanice necesare pentru deplasarea, controlul și monitorizarea sistemelor și a mașinilor. Acest articol prezintă noțiunile de bază despre automatizare și ingineria automatizării și explică unde se utilizează componentele mecanice.

Ce este automatizarea?

Automatizarea se referă la procesul general de convertire a sarcinilor manuale sau repetitive în procese automate, care pot fi efectuate fără intervenție umană, adică cu autocontrol. Acest lucru poate fi obținut prin utilizarea de tehnologii precum mașini, programe de calculator sau roboți.

Obiectivele automatizării

În trecut, eforturile de automatizare se concentrau pe efectuarea de procese de producție rigide și repetitive ale utilajelor. Obiectivul principal a fost creșterea productivității prin înlocuirea muncii oamenilor cu utilaje. Aceste sisteme de automatizare rigide au fost proiectate pentru a gestiona sarcini specifice, cu cerințe minime de flexibilitate și adaptabilitate. În prezent, accentul s-a schimbat pentru a procesa optimizarea producției. Există un interes din ce în ce mai mare în dezvoltarea de sisteme de producție flexibile care să poată gestiona fluxurile de lucru cu sarcini diferite. Aceste sisteme flexibile nu sunt destinate doar pentru a permite creșterea productivității, ci și pentru a oferi flexibilitate și o eficiență generală sporită. Această dezvoltare este determinată, printre altele, de următoarele aspecte:

• Variabilitatea produselor: Într-o economie din ce în ce mai globalizată și pe piețe cu preferințe ale clienților în schimbare rapidă, este important ca sistemele de producție să fie capabile să producă o gamă largă de produse fără a fi nevoie de schimbări sau adaptări costisitoare.
• Producție în serii mici: Cererea de produse personalizate și soluții individuale duce la creșterea producției de serii mici. Sistemele flexibile de producție permit companiilor să producă eficient și economic loturi mai mici.
• Timp rapid de lansare pe piață: Capacitatea de a răspunde rapid la schimbările pieței și de a introduce produse noi este esențială pentru succesul unei companii. Sistemele flexibile de producție fac posibilă dezvoltarea rapidă de noi produse și aducerea acestora în producție.
• Eficiență și rentabilitate: Făcând producția mai flexibilă, companiile își pot utiliza resursele mai eficient și pot reduce costurile. Adaptabilitatea sistemelor face posibilă adaptarea optimă a producției la cererea curentă și evitarea supraproducției.

Ce este ingineria automatizării?

Ingineria automatizării este o disciplină de inginerie care acoperă planificarea, dezvoltarea, implementarea și operarea sistemelor de automatizare. Aceste sisteme sunt utilizate pentru a automatiza procesele sau mașinile prin combinarea senzorilor, a actuatoarelor, a controlerelor și a software-ului pentru a permite controlul și monitorizarea automate. În contextul ingineriei instalațiilor, ingineria automatizării se ocupă cu integrarea sistemelor de automatizare în instalații industriale la scară largă. Producătorii de instalații folosesc ingineria de automatizare pentru a opera facilitățile de producție complexe mai eficient și mai sigur. În ingineria mecanică, ingineria automatizării este crucială în dezvoltarea și integrarea proceselor automatizate în mașini individuale și linii de producție pentru a crește capacitatea de producție și a îmbunătăți calitatea.

Digitalizarea producției are un impact semnificativ asupra automatizării din industrie. Prin integrarea tehnologiilor digitale precum Industry 4.0, Industrial Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence (AI), big data și cloud computing în procesele industriale, sistemele de automatizare devin din ce în ce mai puternice și mai inteligente. Acest lucru deschide noi oportunități de automatizare, deoarece datele pot fi colectate, analizate și utilizate în timp real pentru a optimiza procesele și pentru a sprijini deciziile.

Grade de automatizare

Conform DIN IEC 60050-351, standardul internațional pentru definițiile termenilor în ingineria electrică, electronică și domenii conexe, gradul de automatizare se referă la gradul de automatizare a unui sistem sau proces. Este o măsură a măsurii în care munca umană este înlocuită sau susținută de control și monitorizare automate. Un grad mai mare de automatizare înseamnă o mai mare independență față de intervenția umană și o mai mare capacitate a sistemului de a efectua sarcini în mod autonom. Gradul de automatizare poate fi măsurat pe o scară de la controlul manual la automatizarea completă:

• Control manual: Un sistem sau proces este controlat și monitorizat complet prin interacțiune umană fără automatizare. Toate deciziile și acțiunile sunt luate și executate de oameni.
• Automatizare parțială: În automatizarea parțială, unele subprocese sau funcții secundare sunt automatizate, în timp ce altele sunt controlate manual. Interacțiunea umană este în continuare necesară pentru a efectua anumite sarcini sau pentru a lua decizii.
• Semiautomatizare: Semi-automatizarea se referă la sistemele în care majoritatea sarcinilor sunt automatizate, dar intervenția umană este încă necesară pentru a rezolva anumite sarcini complexe sau pentru a gestiona evenimente neprevăzute.
• Automatizare completă: Aici, sistemul sau procesul este complet automatizat și nu necesită nicio interacțiune umană în timpul funcționării normale. Sistemul este capabil să ia toate deciziile necesare și să efectueze toate acțiunile necesare pentru a desfășura operațiunile în mod eficient și sigur.

Piramida automatizării

Piramida automatizării este un concept utilizat în automatizarea industrială pentru a descrie structura ierarhică a sistemelor de automatizare. Această piramidă servește drept model pentru reprezentarea diferitelor niveluri de automatizare. Piramida automatizării constă, de obicei, din următoarele niveluri:

• (1) Nivel de aplicare: Dispozitivele fizice care interacționează direct cu variabilele de proces din lumea reală sunt la nivel de aplicare. Acest nivel reprezintă baza pentru colectarea și controlul datelor în procesul de producție. Senzorii sunt responsabili pentru colectarea datelor, iar dispozitivele de acționare efectuează acțiunile.
• (2) Nivel de control: Nivelul de control include hardware-ul și software-ul utilizate pentru a controla și a monitoriza echipamentul de aplicare. Controlerele de program (SPC) și controlerele logice programabile (PLC) sunt reprezentanți tipici ai acestui nivel. Acestea colectează datele de la senzorii de nivel de aplicare, le procesează și trimit semnale de control către actuatoare.
• (3) Nivel de control al procesului: La acest nivel, întreaga producție este monitorizată și controlată. Sistemele de control de supraveghere și achiziție a datelor (SCADA) sunt tipice pentru acest nivel. Acestea permit vizualizarea datelor de proces, monitorizarea stării sistemului și posibilitatea intervenției manuale în proces. Sistemele SCADA ofera adesea capacități de colectare și de raportare a datelor.
• (4) Nivel de management operațional: La acest nivel, sunt coordonate diferite domenii de proces, iar informațiile sunt schimbate între departamente. Sistemele de execuție a producției (MES) sprijină deciziile operaționale și controlul performanței de producție.
• (5) Nivelul de management al companiei: Nivelul de management al companiei include managementul de nivel superior și administrarea companiei. Sistemele de planificare a resurselor întreprinderii (sistemele ERP) sunt tipice pentru acest nivel. Acestea susțin planificarea și controlul tuturor resurselor companiei, inclusiv producție, achiziții, vânzări, finanțe și resurse umane.

Componente mecanice în ingineria automatizării

În ingineria de automatizare, componentele mecanice sunt utilizate în diverse scopuri. Acestea sunt utilizate pentru a realiza sisteme automate în diferite domenii de aplicare, cum ar fi industria de producție, logistică, transport și robotică. Acestea permit controlul mișcării, generarea de forță, manipularea materialelor și asigură siguranța oamenilor și a echipamentelor.

Exemple de automatizare

Ingineria automatizării optimizează procesele, sporește eficiența și atenuează munca oamenilor de sarcinile repetitive. Mai jos se regăsesc câteva exemple specifice de automatizare: