أتمتة العمليات التكنولوجية
أتمتة عمليات الإنتاج هي الاتجاه الرئيسي الذي يتحرك فيه التصنيع حاليًا حول العالم. كل ما كان يقوم به الإنسان في السابق ، فإن وظائفه ، ليس فقط المادية ، ولكن الفكرية أيضًا ، تنتقل تدريجياً إلى التكنولوجيا ، التي تقوم بدورها بتنفيذ الدورات التكنولوجية وتمارس السيطرة عليها. هذا هو التيار الرئيسي للتكنولوجيا الحديثة الآن. يتم الآن تقليص دور الإنسان في العديد من الصناعات إلى مجرد وحدة تحكم على جهاز تحكم آلي.
في الحالة العامة ، يُفهم مصطلح "التحكم في العملية" على أنه مجموعة من العمليات الضرورية لبدء العملية وإيقافها ، بالإضافة إلى الحفاظ على الكميات المادية أو تغييرها في الاتجاه المطلوب (مؤشرات العملية). الآلات الفردية ، والعقد ، والأجهزة ، والأجهزة ، ومجمعات الآلات والأجهزة التي تحتاج إلى التحكم ، والتي تنفذ العمليات التكنولوجية ، تسمى كائنات التحكم أو الكائنات الخاضعة للرقابة في الأتمتة. الأشياء المدارة متنوعة للغاية في الغرض.
أتمتة العمليات التكنولوجية - استبدال العمل البدني للشخص الذي ينفق على إدارة الآليات والآلات من خلال تشغيل الأجهزة الخاصة التي توفر هذا التحكم (تنظيم مختلف المعلمات ، وتحقيق إنتاجية معينة وجودة المنتج دون تدخل بشري) .
تجعل أتمتة عمليات الإنتاج من الممكن زيادة إنتاجية العمل عدة مرات ، وتحسين سلامتها ، ومراعاة البيئة ، وتحسين جودة المنتجات واستخدام موارد الإنتاج بشكل أكثر فعالية ، بما في ذلك الإمكانات البشرية.
لا تعني أتمتة العمليات التكنولوجية والإنتاج أن هذه العمليات ممكنة بدون العمالة البشرية. يظل العمل البشري اليوم أساس الإنتاج ، ولا يتغير إلا طبيعته ومحتواه. تقع مهام تصميم الأجهزة الآلية وتعديلها الدوري وتطويرها وإدخال البرامج على عاتق الشخص ، الأمر الذي يتطلب متخصصين مؤهلين تأهيلاً عالياً ، وبشكل عام ، يصبح عمل الأشخاص أكثر تعقيدًا.
يتم إنشاء وتنفيذ كل عملية تكنولوجية لغرض محدد. إنتاج المنتج النهائي أو الحصول على نتيجة وسيطة. لذلك يمكن أن يكون الغرض من الإنتاج الآلي هو فرز المنتج ونقله وتعبئته. يمكن أن تكون أتمتة الإنتاج كاملة ومعقدة وجزئية.
تحدث الأتمتة الجزئية عندما يتم تنفيذ عملية أو دورة إنتاج منفصلة في الوضع التلقائي. في هذه الحالة ، يُسمح بمشاركة محدودة لشخص ما فيها.في أغلب الأحيان ، تحدث الأتمتة الجزئية عندما تستمر العملية بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يتمكن الشخص نفسه من المشاركة فيها بشكل كامل ، في حين أن الأجهزة الميكانيكية البدائية التي تحركها المعدات الكهربائية تقوم بعمل ممتاز معها.
يتم استخدام الأتمتة الجزئية ، كقاعدة عامة ، في المعدات العاملة بالفعل ، وهي إضافة إليها. ومع ذلك ، فإنه يظهر أكبر قدر من الفعالية عندما يتم تضمينه في نظام التشغيل الآلي الشامل من البداية - يتم تطويره وتصنيعه وتثبيته على الفور كجزء لا يتجزأ.
يجب أن تغطي الأتمتة المعقدة منطقة إنتاج كبيرة منفصلة ، ويمكن أن تكون ورشة عمل منفصلة ومحطة طاقة. في هذه الحالة ، يعمل الإنتاج بأكمله في وضع مجمع آلي واحد مترابط. لا ينصح دائمًا بالأتمتة الكاملة لعمليات الإنتاج. مجال تطبيقه هو إنتاج حديث متطور للغاية يستخدم معدات موثوقة للغاية.
يؤدي فشل إحدى الآلات أو الوحدات إلى إيقاف دورة الإنتاج بالكامل على الفور. يجب أن يتمتع هذا الإنتاج بالتنظيم الذاتي والتنظيم الذاتي ، والذي يتم تنفيذه وفقًا لبرنامج تم إنشاؤه مسبقًا. في الوقت نفسه ، لا يشارك الشخص في عملية الإنتاج إلا كمراقب دائم ، ويراقب حالة النظام بأكمله وأجزائه الفردية ، ويتدخل في بدء التشغيل وبدء الإنتاج وفي حالات الطوارئ ، أو مع التهديد بحدوث مثل هذا.
أعلى مستوى من أتمتة عمليات الإنتاج - أتمتة كاملة ... في ذلك ، لا يمارس النظام نفسه عملية الإنتاج فحسب ، بل يمارس أيضًا التحكم الكامل فيه ، والذي يتم تنفيذه بواسطة أنظمة التحكم الآلي.الأتمتة الكاملة منطقية في الإنتاج المستدام والفعال من حيث التكلفة مع العمليات التكنولوجية الراسخة مع نمط تشغيل ثابت.
يجب توقع جميع الانحرافات المحتملة عن القاعدة مسبقًا ويجب تطوير أنظمة للحماية منها. أيضًا ، هناك حاجة إلى أتمتة كاملة للعمل الذي يمكن أن يعرض حياة الإنسان أو صحته للخطر أو يتم تنفيذه في أماكن يتعذر الوصول إليها - تحت الماء ، في بيئة عدوانية ، في الفضاء.
يتكون كل نظام من مكونات تؤدي وظائف محددة. في النظام الآلي ، تأخذ المستشعرات القراءات وتنقلها لاتخاذ قرار بشأن كيفية تشغيل النظام ، ويتم تنفيذ الأمر بالفعل بواسطة الجهاز. غالبًا ما تكون هذه معدات كهربائية ، نظرًا لأنه بمساعدة التيار الكهربائي ، يكون تنفيذ الأوامر أكثر ملاءمة.
من الضروري فصل نظام التحكم الآلي والآلي. في نظام التحكم الآلي ، تنقل المستشعرات القراءات إلى لوحة تحكم المشغل ، وبعد اتخاذ قرار ، ينقل الأمر إلى المعدات التنفيذية. في نظام أوتوماتيكي - يتم تحليل الإشارة بواسطة الأجهزة الإلكترونية ، بعد اتخاذ قرار ، يعطي الأمر للأجهزة المنفذة.
إن مشاركة الإنسان في الأنظمة الآلية أمر ضروري ، وإن كان ذلك بمثابة وحدة تحكم. لديه القدرة في أي وقت على التدخل في العملية التكنولوجية لتصحيحها أو إيقافها.
لذلك يمكن أن يتلف مستشعر درجة الحرارة ويعطي قراءات غير صحيحة. في هذه الحالة ، ستدرك الأجهزة الإلكترونية أن بياناتها موثوقة دون التشكيك فيها.
يفوق عقل الإنسان في كثير من الأحيان قدرات الأجهزة الإلكترونية ، رغم أنه أدنى منها من حيث سرعة رد الفعل. يمكن للمشغل التعرف على وجود خلل في المستشعر وتقييم المخاطر وإيقاف تشغيله ببساطة دون مقاطعة العملية. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون على يقين تام من أن هذا لن يؤدي إلى وقوع حادث. تساعده الخبرة والحدس ، غير المتوفرين للآلات ، في اتخاذ القرار.
لا يشكل مثل هذا التدخل المستهدف في الأنظمة الآلية خطرًا جسيمًا إذا تم اتخاذ القرار من قبل محترف. إن إيقاف تشغيل جميع الأتمتة وتحويل النظام إلى وضع التحكم اليدوي محفوف بالعواقب الوخيمة بسبب حقيقة أن الشخص لا يمكنه الاستجابة بسرعة لتغيير في الموقف.
المثال الكلاسيكي هو الحادث الذي وقع في محطة الطاقة النووية في تشيرنوبيل ، والذي أصبح أكبر كارثة من صنع الإنسان في القرن الماضي. حدث هذا على وجه التحديد بسبب إغلاق الوضع التلقائي ، عندما لا يمكن أن تؤثر برامج الوقاية من الطوارئ المطورة بالفعل على تطور الوضع في مفاعل المحطة.
بدأت أتمتة العمليات الفردية في الصناعة منذ القرن التاسع عشر. يكفي استدعاء منظم الطرد المركزي الأوتوماتيكي للمحركات البخارية المصمم من قبل وات. ولكن فقط مع بداية الاستخدام الصناعي للكهرباء ، أصبحت الأتمتة الأوسع ممكنة ليس للعمليات الفردية ، ولكن للدورات التكنولوجية بأكملها. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الطاقة الميكانيكية في السابق كانت تنتقل إلى آلات قطع المعادن بمساعدة ناقل الحركة و محركات.
لم يبدأ الإنتاج المركزي للكهرباء واستخدامها في الصناعة ككل إلا في القرن العشرين - قبل الحرب العالمية الأولى ، عندما تم تجهيز كل آلة بمحركها الكهربائي الخاص. كان هذا الظرف هو الذي جعل من الممكن ميكنة ليس فقط عملية إنتاج الآلة نفسها ، ولكن أيضًا لمكننة إدارتها. كانت هذه هي الخطوة الأولى نحو إنشاء آلات أوتوماتيكية ... ظهرت العينات الأولى منها في أوائل الثلاثينيات. ثم نشأ مصطلح "الإنتاج الآلي".
في روسيا ، ثم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم اتخاذ الخطوات الأولى في هذا الاتجاه في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. لأول مرة ، يتم استخدام آلات قطع المعادن الأوتوماتيكية في إنتاج الأجزاء المحملّة. ثم جاء أول إنتاج مؤتمت بالكامل في العالم للمكابس لمحركات الجرارات.
تم دمج الدورات التكنولوجية في عملية آلية واحدة ، بدءًا من تحميل المواد الخام وتنتهي بتعبئة الأجزاء النهائية. أصبح هذا ممكنًا بفضل الاستخدام الواسع النطاق للمعدات الكهربائية الحديثة في ذلك الوقت ، والمرحلات المختلفة ، والمفاتيح عن بُعد ، وبالطبع محركات الأقراص.
وفقط ظهور أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الأولى جعل من الممكن الوصول إلى مستوى جديد من الأتمتة. الآن توقفت العملية التكنولوجية عن النظر إليها فقط كمجموعة من العمليات المنفصلة التي يجب إجراؤها في تسلسل معين من أجل الحصول على نتيجة. الآن أصبحت العملية برمتها واحدة.
في الوقت الحالي ، لا تقوم أنظمة التحكم الآلي بعملية الإنتاج فحسب ، بل تتحكم فيها أيضًا ، وتراقب حدوث حالات الطوارئ وحالات الطوارئ.يبدأون ويوقفون المعدات التكنولوجية ومراقبة الأحمال الزائدة وممارسة الإجراءات في حالة وقوع حوادث.
في الآونة الأخيرة ، تسهل أنظمة التحكم الآلي إعادة بناء المعدات لإنتاج منتجات جديدة. هذا بالفعل نظام كامل يتكون من أنظمة تلقائية متعددة الوسائط متصلة بجهاز كمبيوتر مركزي يربطها بشبكة واحدة ويصدر مهام للتنفيذ.
كل نظام فرعي عبارة عن كمبيوتر منفصل به برنامج خاص به مصمم لأداء مهامه الخاصة. هذه بالفعل وحدات إنتاج مرنة. يطلق عليهم اسم المرونة لأنه يمكن إعادة تكوينها لعمليات تكنولوجية أخرى وبالتالي توسيع الإنتاج وتنويعه.
ذروة التصنيع الآلي الروبوتات الصناعية... تغلغلت الأتمتة في التصنيع من الأعلى إلى الأسفل. خط نقل لتوريد المواد الخام للإنتاج يعمل بشكل آلي. الإدارة والتصميم آليان. يتم استخدام الخبرة والذكاء البشريين فقط في الأماكن التي لا يمكن للإلكترونيات أن تحل محلها.