Автоматизация процессов производства примеры: Автоматизация производства и процессов на предприятии

Автоматизация процессов

Автоматизация процессов на сегодняшний день являет собой одну из концепций управления ими, отличительная черта которой – использование информационных технологий. Она предусматривает широкое применение ЭВМ и программного обеспечения и обеспечивает управление информацией, ресурсами и действиями с минимальным участием человека в данных процедурах либо без такового в принципе.
Главная задача, которую призвана реализовать проектирование автоматизации процессов – это вывод качественных показателей процессов на принципиально более высокий уровень. Достигается она главным образом благодаря тому, что основным преимуществом автоматизированного режима над ручным является его большая надежность.

Что, в свою очередь, способствует:

— росту производительности;
— ускорению;
— удешевлению;
— увеличению точности и стабильности.
На сегодняшний день автоматизация процессов в мире используется повсеместно – от координирования сложнейших производств до осуществления приобретений в супермаркетах. Направленность компании, равно как и ее масштабы, в данном случае не принципиальны: автоматика буквально пронизывает любую из них. А благодаря использованию процессорного подхода, для всей совокупности процессов применяются единые принципы автоматизации.

Принципы

  Хотя автоматизация процессов и имеет возможность реализовываться на разных уровнях, ее принципы для каждого из них, равно как и для любого из процессов, являются едиными. Данное обстоятельство задает условия максимально эффективной реализации процессов, осуществляемых в автоматическом режиме и определяет принципы управления ими со стороны автоматики.
К таковым принципам относятся:
1. Согласованность. В процессе, который контролируется автоматикой, все операции должны быть согласованы как взаимно, так и с его входами и выходами. Невыполнение данного условия нередко приводит к сбоям в выполнении поставленной задачи.
2. Интеграция. Находящийся под управлением автоматики процесс должен иметь возможность встраиваться в общую систему организации. В соответствии с уровнем автоматизации подобная интеграция может быть реализована по-разному. Что, впрочем, не меняет сути самого принципа, которая остается без изменений. Цель автоматизации любого процесса – это обеспечение его взаимодействия со средой, которая является по отношению к нему внешней.
3. Независимость исполнения.

Любой процесс, реализуемый посредством автоматики, должен реализовываться без человеческого участия или же со сведенным к минимуму уровнем контроля, осуществляемого оператором. При выполнении условия, что процесс реализуется корректно, человеческое вмешательство в него не должно иметь места.
Стоит отметить, что перечисленные выше принципы могут быть существенно детализированы, что зависит от типа процессов и уровня автоматизации.

Так, автоматизация производственных процессов предусматривает такие принципы, как:

— непрерывность;
— специализация;
— пропорциональность и т.п.
Уровни
Автоматизация процессов является необходимым условием поддержки управления компанией, затрагивающим все ступени ее иерархии, а уровень автоматизации определяется в соответствии с уровнем управления. Основных уровней управления три:
— оперативный;
— тактический;
— стратегический.
На основании описанной выше классификации выделяют следующие уровни автоматизации:
1. Уровень исполнителей. Характерными процессами для него являются те, которые выполняются регулярно. Их автоматизация работает на достижение оперативных целей (пример – реализация одного из процессов производства), поддержание заданных параметров (пример – автопилот авиалайнера) и сохранение нужного режима функционирования (пример – температурные показатели котла).
2. Уровень управления производством. В данном случае целью автоматизации является корректное распределение задач между процессами, находящимися ниже по иерархической лестнице. В качестве примера можно привести осуществление планирования производства и обслуживания, а также процессы управления ресурсами, документацией и пр.
3. Уровень управления предприятием. Автоматизация, осуществляемая на данном уровне, решает задачи, связанные с анализом и прогнозированием. Способствование эффективной работе высшей ступени иерархии предприятия в финансово-хозяйственной области – вот главное ее предназначение.
Что касается осуществления автоматизации процессов на каждом из вышеперечисленных уровней, то оно возможно благодаря использованию таких систем, как:
— CRM – система управления взаимоотношениями с клиентами;
— OLAP – аналитическая обработка в реальном времени;
— ERP – управление ресурсами предприятия.

Каждую из систем автоматизации можно отнести к одному из трех основных их типов:

1. Неизменяемый. В ходе процесса заданная последовательность действий не подлежит никаким корректировкам.
2. Программируемый. В зависимости от используемой программы и особенностей процесса, последовательность действий может меняться. Выбор нужной последовательности зависит от набора инструкций, на который и ориентируется система.
3. Самонастраиваемый. Нужные варианты решения задачи могут выбираться на усмотрение системы во время работы. Изменение их последовательности и условий выполнения производится посредством мониторинга хода процесса.
Данные виды автоматизации процессов могут использоваться обособленно либо как часть комбинированной системы: здесь все зависит от ситуации.

Виды

В соответствии с местонахождением предприятий в цепочке обработки природных ресурсов, все они могут относиться к одной из трех категорий.
Первая – это «добытчики» и производители сырьевых ресурсов. В качестве примера здесь можно привести представителей сельского хозяйства либо отрасли добычи углеводородов.
Вторая – это те, кто добытое первыми сырье обрабатывает. К данной категории относятся автопроизводители, предприятия, занимающиеся выпуском электроэнергии, стали, электроники и т.д.
Третья – это представители сферы услуг: развлекательные, медицинские, образовательные, финансовые и иные заведения и учреждения.
Для любых предприятий, к какой бы из описанных групп они ни относились, имеются общие категории процессов, связанных с их деятельностью.

Таковыми процессами являются:

1. Деловые. Или бизнес-процессы, как их еще называют. Их задача – это обеспечение эффективного взаимодействия как внутри предприятия, так и с различными внешними заинтересованными сторонами (потребителями товаров или услуг, поставщиками продукции, контролирующими органами и т.д.). Типичными бизнес-процессами являются все виды планирования, маркетинга и учета, а также деятельность по осуществлению контактов с потребителями.
2. Проектирования и разработки. Подобные процессы предусматривают сбор и анализ исходной информации, реализацию проекта, обеспечение контроля за его выполнением и т.п.
3. Производства. Все процессы по осуществлению производства товаров либо услуг следует относить к данной категории. Это же можно сказать и о процессах, связанных с различными видами планирования, снабжения, сервиса и т.д.
4. Мониторинга и анализа. Сбор и обработка данных, касающихся выполнения процессов является основной задачей процессов из данной категории. Примеры – осуществление контроля качества товаров или услуг, управления, запасов.
Все, кто желает ознакомиться с примерами разнообразных технических заданий по автоматизации подсистем компании, могут просмотреть и купить их в интернет-магазине «Менеджмент качества».

Стратегия

Являясь непростой и довольно трудоемкой задачей, автоматизация процессов требует четкого следования определенной стратегии, что способствует росту эффективности деятельности и получению немалого количества очевидных преимуществ.
Дабы сформировать стратегию, процесс необходимо:
1. Понять. На основании тщательно проведенного анализа можно получить максимально полное представление о процессе, вплоть до мельчайших подробностей. Так, следует получить данные о его входах и выходах, последовательности операций, наличии связи с иными процессами, состав его ресурсов и т.д.
2. Упростить. Сделать это можно путем удаления операций, не представляющих ценности. Некоторые операции можно объединять, осуществлять параллельно и т. п. Здесь приветствуется все, что является наиболее рациональным – например, усовершенствование технологии реализации процесса либо ее полная замена.
3. Автоматизировать. К данному пункту следует подходить лишь после выполнения предыдущего. Причина этого проста: чем более простым является процесс, тем легче он подлежит автоматизации и тем стабильнее и эффективнее он будет выполняться.

Преимущества

Практика показывает, что автоматизация процессов в подавляющем большинстве случаев способствует ощутимому повышению качества – как продукции, так и управления ее производством. При внедрении менеджмента СМК она позволяет компании улучшить качественные показатели своей работы. Тем не менее, перед принятием окончательного решения, касающегося внедрения автоматизации, рекомендуется ознакомиться с основными ее преимуществами.
Итак, главные достоинства автоматизации процессов – это:
1. Ускорение выполнения операций, которые повторяются. Автоматика в процессе своей работы не подвержена усталости, что обеспечивает ее безошибочность, не зависящую от продолжительности деятельности. Помимо этого, однотипные задачи она реализует гораздо быстрее человека.
2. Улучшение качественных показателей деятельности. Главная причина этого – отсутствие человеческого фактора, что способствует снижению в разы количества различного рода ошибок.
3. Повышение точности управления. Благодаря применяемым информационным технологиям, объем данных о процессе может быть очень большим, что способствует более точному его исполнению.
4. Возможность одновременной реализации нескольких задач. Параллельное решение подобных действий с помощью автоматики значительно повышает производительность, при этом не нанося ущерба точности и качеству.
5. Увеличение скорости принятия решения в ситуациях, являющихся типовыми. Данное преимущество гарантирует отсутствие несоответствий на следующих стадиях процесса.

Когда автоматизация может быть неоправданной

Однако стоит принимать во внимание, что в некоторых ситуациях использование автоматизации процессов не является оправданным. Такое возможно, когда:
1. Выполняемые действия чересчур сложны технологически либо экономически.
2. Продукт имеет короткий жизненный цикл. В случае, если продукция создается и выводится на рынок максимально быстро, либо спрос на нее будет непродолжительным – автоматизация может оказаться менее рациональной, нежели ручное выполнение процессов.
3. Продукция является единичной, выполненной мастером вручную.
4. Спрос на продукт подвержен чрезмерным колебаниям. Данное обстоятельство приводит к изменениям объемов выпуска, что делает использование автоматики неоправданным.
В любом случае, перед принятием окончательного решения касательно целесообразности использования автоматизации следует провести как можно более тщательный анализ, дабы исключить вероятность некорректно сделанного вывода.

Автоматизация производственных процессов и SCM, автоматизация производства

• Автоматизация производственных процессов компаний
• Системы автоматизации производства
• Автоматизация процессов производства в управлении запасами сырья и материалов
• Автоматизация производства с методологией DDMRP
• Кейс проекта и принципы управления запасами с DDMRP

Автоматизация производства подразумевает использование различных систем, которые позволяют либо комплексно автоматизировать процессы производства, либо решить узкую задачу, при этом они будут интегрированы в общую ИТ инфраструктуру предприятия. ERP, MRP – это класс комплексных систем. Автоматизация производственных запасов, управление закупками, управление финансами, управление и контроль человеческих ресурсов, электронный документооборот – это примеры узкоспециализированных систем. Еще 5 лет назад бытовало мнение, что комплексная автоматизация производства в единой системе – это лучший выбор, сейчас многие приходят к тому, что специализированные программы лучше решают свои задачи, более гибкие в настройках и изменении, быстро внедряются, имеют короткий срок окупаемости. При грамотной интеграции между собой позволяют создать уникальную систему управления  производством.

Автоматизация производственных процессов современных компаний

Автоматизация производственных процессов предприятия сегодня – острый вопрос для прогрессивных компаний. Современное производство находится в состоянии перехода от принципов работы «по старинке» к новым подходам, которые меньше зависят от людей.

Причин для таких изменений несколько. Прежде всего, целью этого процесса является стремление снизить влияние человеческого фактора на ошибки, возникающие в процессе производства. Усталость, невнимательность сотрудников, механические ошибки в процессе работы – это то, что может повлиять на процессы производства, выход готовой продукции и степень удовлетворенности клиентов компании.

Автоматизация производства и системы управления ресурсами в производстве

Автоматизация производства для замены человеческого труда

Автоматизация производства подразумевает замену механического труда человека машинными алгоритмами. Тут не идет речи про замену творческого мышления искусственным интеллектом (ИИ), поскольку ИИ на сегодняшний день в этом аспекте ещё не способен решать поставленные задачи подобного характера столь досконально. Однако существует ряд рутинных процессов, требующих машинального исполнения или просчета, с которыми ИИ справляется гораздо быстрее и не допуская ошибок (кроме критических ошибок или «багов» в системе). Таким образом, это может позволить нам:

• Ускорить выполнение рутинных процессов
• Сократить время на обработку больших массивов статистических данных
• Оптимизировать процесс выхода готовой продукции на потребительский рынок
• Снизить финансовые затраты на найме и обучении персонала

Производственные системы управления производства

Программные системы управления производством  отвечают за автоматизацию производственных процессов определенного отдела или нескольких отделов. Так что перед внедрением одной из таких систем следует определить конкретный процесс на производстве, который требует автоматизации. Прежде всего, на своевременный выпуск готовой продукции влияют следующие факторы:

• Наличие необходимого запаса сырья и материалов в нужных местах в цепи поставок
• Надежность поставщиков
• Наличие и доступность необходимого для производства нужной продукции оборудования
• Правильное прогнозирование реального спроса, или возможность переналадки системы в процессе динамичных изменений между ожидаемым и реальным спросом

Одной из ключевых характеристик средств автоматизации производства выступает мультиплатформенность

Для регулирования и автоматизации производственных процессов необходимо использование разных инструментов:

• MRP для прогнозирования спроса,
• DRP для управления процессами дистрибуции,
• Kanban и MES системы для планирования и управления загрузкой оборудования,
• Lean для оптимизации использования материальных запасов и снижения процента отходов и брака.

Изначально, каждый из этих инструментов выполняет свою конкретную функцию в ограниченном количестве процессов, но не сопоставляет эти процессы с другими. Таким образом мы получаем комплекс независимо выполняемых процессов и отсутствие системности. Так это работало раньше. Сегодня же у нас есть возможность применять все процессы в комплексе и адаптировать средства автоматизации производства к актуальной ситуации на рынке.

Автоматизированная система оперативного управления производством в части управления запасами, поставками сырья, материалов

Автоматизация процессов производства на предприятии состоит не только в оптимизации технологических процессов производства, но и в автоматизации поставок сырья и комплектующих необходимого количества, качества и в срок. Методологи из американского Demand Driven Institute пришли к выводу, что управлять производственными процессами необходимо, отталкиваясь от реального потребительского спроса на текущий момент. То есть, производство продукции для дальнейшей реализации должно производиться не по прогнозу, который вероятно окажется неточным. Это грозит созданием пересортов, если реальный спрос будет ниже, чем за аналогичный предыдущий период. Или обратная ситуация – рост спроса не позволит закрыть все заказы, если они превысят прогноз, как следствие – недостача продукции и упущенные продажи.

Автоматизация производства — ТОП-тренд современных систем — это SaaS

Автоматизация производственных процессов с методологией DDMRP

Автоматизация производственных процессов – это не единственный способ оптимизации работы производства. Технология, которую предлагают методологи Demand Driven Institute – это автоматизация поставок материалов и информации на производство по методологии DDMRP. DDMRP или Demand Driven Material Requirements Planning объединяет в себе ранее существующие подходы, как MRP, DRP, 6 Sigma, ToC (Theory of Constraints), Lean, и позволяет использовать эти инструменты не по отдельности, а в комплексе как единое целое.

Суть подхода состоит в том, чтобы производство могло обеспечить потребительский рынок необходимым количеством товара по всем позициям, без пересортов, недостач и с оптимальной загрузкой мощностей и использованием материальных запасов в процессе изготовления готовой продукции (ГП). Важно уточнить, что методология DDMRP не исключает всё то, что было придумано до неё, а объединяет и дополняет эффективные методики автоматизации производственных процессов в комплексную систему, которая учитывает современные условия динамично меняющегося рынка.

Автоматизация производства в части управления запасами и поставками сырья, интервью с клиентом

Как происходила автоматизация производства в части управления поставками сырья, какие результаты получила компания. Смотрите видео-отзыв клиента по итогам внедрения методологии DDMRP и автоматизации производственных процессов на заводе кормов для домашних животных в компании Kormotech:

Принцип управления запасами с методологией DDMRP

Принцип управления запасами на предприятии заключается в сокращении запасов готовой продукции и оптимизации управления цепью поставок материалов и комплектующих. Управление процессами производства и цепью поставок по методологии DDMRP можно оптимизировать путем размещения в ключевых точках цепи буферов материальных запасов (сырья и комплектующих), необходимых в процессе производства. Эти буферы позволяют поддерживать беспрерывный процесс производства, а динамичная настройка самих буферов позволяет просчитать оптимальный размер буфера и понять, в какой момент времени необходимо делать заказ конкретных SKU у поставщика (с учетом использования имеющегося запаса и сроков поставки новых комплектующих).

Правила расчета буферов, их позиционирования в цепи поставок производства, а также автоматическое пополнение сырья, материалов, описанные в методологии, уже заложены в программном решении Replenishment+.

Если вас, как топ-менеджмента компании, или специалиста по закупкам, планированию, логистике заинтересовали алгоритмы методологии, запросите презентацию решения для автоматизации производственных процессов, чтоб узнать подробнее о функционале системы Replenishment+.

Интересуют современные информационные системы управления производством?

Обращайтесь!

Запросить презентацию

Растущее использование автоматизации в производстве

Учитывая постоянную потребность в повышении производительности и снижении затрат, производители ищут решения в области автоматизации и Индустрии 4.0 для повышения своей эффективности. В этой статье мы рассмотрим использование автоматизации в производстве, включая различные типы автоматизации, примеры автоматизированного производства и основные преимущества автоматизации.

Что такое автоматизация производства?

Автоматизация в контексте производства – это использование оборудования для автоматизации систем или производственных процессов. Конечная цель состоит в том, чтобы повысить эффективность либо за счет увеличения производственных мощностей, либо за счет снижения затрат, а часто и за счет того и другого.

Автоматизация стала больше известна как использование машин для сокращения работы, выполняемой людьми. Он стал ассоциироваться с электромеханическими системами, которые запрограммированы на выполнение многих типов процессов. Хотя автоматизация подходит не каждому производителю, большинство компаний могут найти преимущества в одном из следующих типов автоматизации: фиксированной, программируемой или гибкой.

Типы автоматизации производства

Стационарная автоматизация

Стационарная автоматизация, характеризующаяся большими объемами производства и высоким входным барьером, часто имеет поставленную задачу. Также называемая жесткой автоматизацией, большая часть программирования содержится в отдельных машинах. Скорость и последовательность процессов задаются оборудованием или производственной линией.

Пример стационарной автоматизации можно найти в кузовах в белом и автомобильных панелях. Крупные поставщики транспортных средств могут произвести более миллиона деталей, прежде чем изменить конструкцию. Кроме того, используются такие процессы, как штамповка или литье, которые могут не требовать таких сложных систем управления, как автоматизированное фрезерование или роботизированная сварка.

Часто объем производства, связанный со стационарной автоматизацией, не имеет времени на переналадку. Однако, если будут внесены какие-либо изменения в стационарную автоматизацию, скорее всего, потребуется отключить линию, а техническим специалистам вручную заменить инструменты. Расходы и время, связанные с этим простоем, высоки. Для небольших объемов или продуктов с более коротким жизненным циклом рассмотрите возможность программируемой автоматизации.

Программируемая автоматизация

Программируемая автоматизация, предназначенная для производства от нескольких десятков до тысяч единиц, связана с серийным производством. Программируемая автоматизация дает возможность производить больше типов деталей или продуктов. Однако для выполнения переналадки требуется время простоя. Это время простоя является ожидаемым и учитывается при определении размера партии и времени выполнения заказа. Однако время простоя обходится дорого и привело к расширению программируемой автоматизации, называемой гибкой автоматизацией.

Гибкая автоматизация

Гибкая автоматизация может выполнять переналадку автоматически. Это может ограничить оборудование для запуска деталей, использующих аналогичные инструменты, или потребовать дополнительных устройств для обеспечения возможности автоматической замены.

Кроме того, поскольку программы должны быть изменены, гибкая автоматизация часто подключается к той или иной форме сети, которая увеличивает ценность, предлагая удаленный мониторинг или управление. Программы разрабатываются в автономном режиме на компьютере. В зависимости от того, как подключено устройство, дизайнер может загружать, запускать новые программы или внедрять их в существующую продукцию из любой точки мира.

Примеры автоматизации производства

Чтобы запомнить различные типы автоматизации, рассмотрим следующие примеры:

• Стационарная автоматизация. Связана с крупносерийным производством единичных изделий. ПРИМЕР: Зубофрезерный станок, предназначенный для автоматического изготовления одной шестерни.
• Программируемая автоматизация: Связан с серийным производством. ПРИМЕР: Зубофрезерный станок, который автоматически производит различные типы зубчатых колес, но переключение приводит к простою для переключения передач.
• Гибкая автоматизация: Связан с производством в режиме реального времени или по запросу. ПРИМЕР: Зубофрезерный станок, который автоматически производит несколько передач без необходимости остановки или ручного переключения.

Автоматизация производства растет и продолжает формировать производственный цех. Производители стремятся к полному цифровому потоку от отслеживания цепочек поставок материалов до производства и доставки. Однако перед полной цифровой трансформацией важно знать свои цели и то, как они соотносятся с преимуществами стратегий автоматизированного производства.

Преимущества автоматизации производства

Производители все чаще используют автоматизацию для обеспечения точности, согласованности и большей эффективности работы. Для начала узнайте свои цели. Чем конкретнее цели, тем легче их согласовать с решением. Такие цели, как увеличение производства, хотя и являются общими, указывают на то, что вы должны знать, что влияет на производство. Простая и быстрая интеграция датчиков и устройств, которые контролируют оборудование и создают удобные для пользователя данные, графики и т. д., помогут связать производственные линии и принесут другие преимущества: 

• Сократить время простоя
• Обеспечение предсказуемого обслуживания
• Улучшение принятия решений

Наличие устройств для контроля материалов на складе или на рабочей станции может сократить время простоя из-за отсутствия запасов. Возможность видеть время работы оборудования может быть достаточным, чтобы сократить время простоя за счет корректировки рабочего процесса, чтобы уменьшить количество переключений, или указать, где инвестиции в дополнительную автоматизацию дадут положительную рентабельность инвестиций.

Мониторинг также может отслеживать производительность оборудования, чтобы указать, когда может произойти техническое обслуживание или сбой. Отслеживание производительности может помочь принять более взвешенные решения по эксплуатации и запланировать техническое обслуживание, когда оно меньше всего повлияет на производительность. Кроме того, автоматизация и мониторинг способствуют принятию более взвешенных бизнес-решений.

Наличие данных в режиме реального времени может помочь производителям понять время выполнения заказа и предоставить более точные оценки и сроки. Кроме того, автоматизированные устройства улучшают воспроизводимость, что может повысить качество и уменьшить вариативность производства. В целом автоматизированный мониторинг предлагает более предсказуемую модель для принятия бизнес-решений, обеспечивая при этом прозрачность для всех заинтересованных сторон.

Будущее автоматизации производства связано с робототехникой, машинным зрением, промышленным Интернетом вещей и другими цифровыми технологиями. Чтобы воспользоваться ростом автоматизации, узнайте свои цели, что влияет на производство и какие преимущества дает каждая технология. В случае сомнений сведите к минимуму сложность, следуйте надлежащим инженерным принципам и работайте с поставщиками, которые обеспечивают хорошее обслуживание клиентов.

Начало работы с автоматизацией

Как приступить к автоматизации процессов в вашей работе? Первым шагом является подключение ваших машин, чтобы у вас была возможность собирать данные, обрабатывать их и принимать решения. Только тогда вы получите представление об эффективности работы вашего оборудования и персонала, чтобы автоматизировать процессы и повысить эффективность всего цеха.

Узнайте, как MachineMetrics может помочь вам быстро подключить свои машины, собрать данные и начать автоматизацию процессов уже сегодня. Получите немедленную информацию о производительности оборудования и процессов, внедрите программы профилактического обслуживания и многое другое:

Готовы подключить свой цех?

Демонстрационная книга

автоматизация | Технология, типы, рост, история и примеры

Жаккардовый ткацкий станок

Смотреть все СМИ

Ключевые сотрудники:

Жак де Вокансон

Похожие темы:

компьютерно-интегрированные производства
стационарная автоматика
программируемая автоматика
машинное программирование
гибкая автоматизация

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

автоматизация , применение машин к задачам, которые когда-то выполнялись людьми или, все чаще, к задачам, которые иначе были бы невозможны. Хотя термин механизация часто используется для обозначения простой замены человеческого труда машинами, автоматизация обычно подразумевает интеграцию машин в самоуправляемую систему. Автоматизация произвела революцию в тех областях, в которых она была внедрена, и едва ли найдется аспект современной жизни, на который она не повлияла.

Термин «автоматизация» был придуман в автомобильной промышленности примерно в 1946 году для описания более широкого использования автоматических устройств и средств управления на механизированных производственных линиях. Происхождение слова приписывают Д. С. Хардеру, в то время техническому директору Ford Motor Company. Этот термин широко используется в производственном контексте, но он также применяется вне производства в связи с различными системами, в которых механическое, электрическое или компьютеризированное действие в значительной степени заменяет человеческие усилия и интеллект.

В общем случае автоматизацию можно определить как технологию, связанную с выполнением процесса с помощью запрограммированных команд в сочетании с автоматическим контролем обратной связи для обеспечения надлежащего выполнения инструкций. Полученная система способна работать без вмешательства человека. Развитие этой технологии все больше зависит от использования компьютеров и связанных с ними технологий. Следовательно, автоматизированные системы становятся все более изощренными и сложными. Усовершенствованные системы представляют собой уровень возможностей и производительности, которые во многих отношениях превосходят способности людей выполнять те же действия.

Технологии автоматизации созрели до такой степени, что ряд других технологий развился из них и получил собственное признание и статус. Робототехника — одна из таких технологий; это специализированная отрасль автоматизации, в которой автоматическая машина обладает определенными антропоморфными или человекоподобными характеристиками. Наиболее типичной человеческой характеристикой современного промышленного робота является его механическая рука с приводом. Рука робота может быть запрограммирована на выполнение последовательности движений для выполнения полезных задач, таких как загрузка и разгрузка деталей на производственной машине или выполнение последовательности точечных сварок на листовых частях кузова автомобиля во время сборки. Как показывают эти примеры, промышленные роботы обычно используются для замены людей в фабричных операциях.

Викторина «Британника»

Гаджеты и технологии: правда или вымысел?

Виртуальная реальность используется только в игрушках? Использовались ли когда-нибудь роботы в бою? От компьютерных клавиатур до флэш-памяти — узнайте о гаджетах и ​​технологиях в этой викторине.

В этой статье рассматриваются основы автоматизации, включая ее историческое развитие, принципы и теорию работы, применение на производстве и в некоторых сферах услуг и отраслях, важных в повседневной жизни, а также влияние на человека и общество в целом. В статье также рассматривается разработка и технология робототехники как важная тема в области автоматизации. Связанные темы см. в разделе Информатика и обработка информации.

Историческое развитие автоматизации

Технология автоматизации развилась из родственной области механизации, начало которой положила промышленная революция. Механизация относится к замене силы человека (или животного) механической силой той или иной формы. Движущей силой механизации была склонность человечества к созданию инструментов и механических устройств. Здесь описаны некоторые важные исторические разработки в области механизации и автоматизации, приведшие к созданию современных автоматизированных систем.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Ранние разработки

Первые инструменты из камня представляли собой попытки доисторического человека направить свою физическую силу под контроль человеческого разума. Тысячи лет, несомненно, потребовались для разработки простых механических устройств и машин, таких как колесо, рычаг и шкив, с помощью которых можно было увеличить силу человеческих мышц. Следующим расширением стала разработка механических машин, для работы которых не требовалась человеческая сила. Примеры этих машин включают водяные колеса, ветряные мельницы и простые устройства с паровым приводом. Более 2000 лет назад китайцы разработали отбойные молотки, приводимые в движение проточной водой и водяными колесами. Первые греки экспериментировали с простыми реактивными двигателями, работающими от пара. Механические часы, представляющие собой довольно сложный узел с собственным встроенным источником питания (гирей), были разработаны около 1335 года в Европе. Ветряные мельницы с механизмами автоматического поворота парусов были разработаны в средние века в Европе и на Ближнем Востоке. Паровой двигатель стал крупным достижением в развитии механических машин и положил начало промышленной революции. В течение двух столетий, прошедших с момента появления паровой машины Уатта, были изобретены механические двигатели и машины, получающие энергию от пара, электричества, химических, механических и ядерных источников.

Каждая новая разработка в истории механических машин влекла за собой повышенные требования к устройствам управления для использования мощности машины. Самые ранние паровые двигатели требовали, чтобы человек открывал и закрывал клапаны, чтобы сначала впустить пар в поршневую камеру, а затем выпустить его. Позже был разработан механизм золотникового клапана для автоматического выполнения этих функций. Единственная потребность человека-оператора заключалась в том, чтобы регулировать количество пара, которое контролировало скорость и мощность двигателя. Это требование человеческого внимания при работе паровой машины было устранено регулятором летающих шаров. Это устройство, изобретенное Джеймсом Уаттом в Англии, состояло из утяжеленного шара на шарнирном рычаге, механически соединенного с выходным валом двигателя. По мере увеличения скорости вращения вала центробежная сила заставляла утяжеленный шар двигаться наружу. Это движение управляло клапаном, который уменьшал подачу пара в двигатель, тем самым замедляя двигатель. Регулятор летающего шара остается элегантным ранним примером системы управления с отрицательной обратной связью, в которой увеличение выходной мощности системы используется для снижения активности системы.

Отрицательная обратная связь широко используется как средство автоматического управления для достижения постоянного уровня работы системы. Типичным примером системы управления с обратной связью является термостат, используемый в современных зданиях для контроля температуры в помещении. В этом устройстве понижение температуры в помещении приводит к замыканию электрического выключателя, в результате чего нагреватель включается. При повышении температуры в помещении выключатель размыкается и подача тепла отключается. Термостат можно настроить на включение нагревателя при любой заданной температуре.

Еще одним важным событием в истории автоматизации стал жаккардовый ткацкий станок (см. фотографию), который продемонстрировал концепцию программируемой машины. Около 1801 года французский изобретатель Жозеф-Мари Жаккард изобрел автоматический ткацкий станок, способный создавать сложные узоры на текстиле, управляя движением множества челноков с разноцветными нитями. Выбор различных рисунков определялся программой, содержащейся в стальных картах, в которых были пробиты отверстия. Эти карты были предками бумажных карт и лент, которыми управляют современные автоматические машины.