ما هي الأتمتة الجزئية والمعقدة والكاملة

يتميز التقدم التكنولوجي بالتوسع المستمر في أتمتة الإنتاج - من الأتمتة الجزئية ، أي التنفيذ التلقائي للإنتاج الفردي ، والعمليات ، إلى الأتمتة المعقدة ، من المعقدة - إلى الأتمتة الكاملة مع انتقال متزايد باستمرار إلى ورش العمل والمصانع الأوتوماتيكية ، مما يوفر أعلى كفاءة فنية واقتصادية. ...

أتمتة جزئية

الشرط الأساسي لأتمتة الإنتاج هو ميكنة جميع العمليات الأساسية والمساعدة للعملية التكنولوجية. الأتمتة الجزئية هي سمة مميزة لأي إنتاج.

أدى نقل الوظائف البشرية إلى آلة تحريك الأدوات إلى إزالة القيود التي تفرضها القدرات البدنية البشرية على تطور الإنتاج وتسبب في قفزة حادة في مستواه وحجمه ، وهو ما عُرف بالثورة الصناعية في أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر.

منذ إنشاء الآلات الأوتوماتيكية الأولى ، تطورت أتمتة الإنتاج بشكل مستمر ونوعي.استبدال المحرك البخاري الضخم بسهولة التشغيل وصغير الحجم محركات كهربائية غيرت بشكل أساسي مبادئ التشغيل وتصميم آلات العمل وغيرت مبادئ الإدارة.

أدى المحرك الفردي لهيئات العمل المنفصلة للآلات وإدخال التوصيلات الكهربائية بينها إلى تبسيط حركيات الآلات إلى حد كبير ، وجعلها أقل تعقيدًا وأكثر موثوقية.

بالمقارنة مع التوصيلات الميكانيكية ، وهي أكثر مرونة وملاءمة في التشغيل ، جعلت التوصيلات الكهربائية من الممكن إنشاء تحكم مبرمج كهربائي وميكانيكي مدمج ، مما يضمن التنفيذ التلقائي لعمليات أكثر تعقيدًا بما لا يقاس من الآلات الأوتوماتيكية بجهاز برمجة ميكانيكي (مزايا أنظمة الأتمتة الكهربائية).

من خلال التوصيلات الكهربائية ، لا يمكن تحقيق التسلسل الضروري لحركة أجهزة العمل بسهولة فحسب ، بل يمكن تغيير هذا التسلسل بسهولة لاستعادة آلة العمل لمعالجة منتج جديد. على سبيل المثال ، آلة أوتوماتيكية حديثة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر (cf. آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي) يمكنه التعامل مع أجزاء من أي شكل. لاستعادة مثل هذا الجهاز ، من الضروري فقط تغيير البرنامج.

لا يمكن للتحكم الكهربائي المبرمج أن يؤدي فقط الدورة اللازمة لحركة أجسام العمل دون تدخل بشري ، بل يضمن أيضًا البدء التلقائي لمثل هذه الدورة عند استيفاء شروط معينة ، على سبيل المثال ، عند إطلاق الجهاز من منتج تمت معالجته بالفعل ، هناك هي جزء جديد من المواد ومساحاتها المناسبة ، وتقع فيما يتعلق بأعضاء العمل ...

لإجراء مثل هذه العملية تلقائيًا ، يجب أن يكون الجهاز مزودًا بعناصر حساسة - أجهزة استشعار تراقب استيفاء الظروف الفردية. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون نظام التحكم نفسه قادرًا على التحقق من مجموعة استيفاء هذه الشروط ، أي لحل بعض المشكلات المنطقية (انظر:عملية منطقية).

أصبح المنظمون الأوتوماتيكيون منتشرين على نطاق واسع ، والتي تؤدي وظائفها بشكل أسرع وأكثر دقة مما يمكن لأي شخص أن تقدم تحسينًا كبيرًا في المؤشرات الفنية والاقتصادية للعديد من الصناعات والعمليات.وهي تعمل على الحفاظ على جهد ثابت للمولد والثورات المحرك ، ضغط البخار ودرجة الحرارة في الغلايات ، سمك الشريط في مصانع الدرفلة ، درجة الحرارة في الأفران الكهربائية ، إلخ.

لا يوجد إنتاج حيث لا يتم استخدام أجهزة التحكم الآلي - أجهزة للتحكم في أنظمة التحكم الآلي. في بعض الحالات ، جعلت هذه الأنظمة من الممكن إنشاء عمليات ووحدات جديدة لا يمكن تنفيذها يدويًا (على سبيل المثال محطات الطاقة النووية).

أتمتة معقدة

يتم تحقيق أكبر تأثير لاستخدام أنظمة التحكم الآلي من خلال تغطية شاملة لأتمتة جميع الآلات والوحدات التكنولوجية لورشة العمل أو القسم.

الأتمتة المتكاملة هي مرحلة من مراحل التشغيل الآلي للإنتاج يتم فيها تنفيذ مجموعة كاملة من عمليات معالجة المواد ، بما في ذلك النقل ، من خلال نظام من الآلات والتقنيات الأوتوماتيكية ، والوحدات وفقًا لبرامج وأنماط محددة مسبقًا ، باستخدام أجهزة أوتوماتيكية متنوعة توحدها مجموعة مشتركة النظام الإداري.

مع الأتمتة المعقدة ، يتم تقليل الوظائف البشرية في التحكم في العملية التكنولوجية إلى مراقبة مسار العملية وتحليل مؤشراتها واختيار أوضاع تشغيل المعدات كمجموعة من المهام للمنظمين الآليين وأجهزة البرمجيات التي يكون فيها أفضل المؤشرات في ظل هذه الظروف.

يتم تنفيذ الأتمتة الأكثر تكاملاً بسهولة في عمليات الإنتاج المستمر ، حيث يتم توصيل أقسام منفصلة منها بالقوة من خلال تدفق مادة واحد.

مثال على أتمتة العمليات المعقدة هو الخط الأوتوماتيكي ، حيث تقوم كل آلة أوتوماتيكية ، باستخدام جهاز برمجي ، بتنفيذ تسلسل محدد مسبقًا من حركات أجهزتها العاملة لتنفيذ مرحلة معينة من معالجة المواد ، ومجموعة كاملة من الآلات الخطية متصلة عن طريق تشغيل أجهزة النقل تلقائيًا - تسلسل عام لمراحل المعالجة حتى استلام المنتج النهائي.

الأعمال المؤتمتة بالكامل كلها محطة توليد الكهرباء (محطة الطاقة النووية ، محطة الطاقة الحرارية ، محطة الطاقة الكهرومائية). تتم إدارة المعدات الكهربائية والميكانيكية الرئيسية في هذه المحطات تلقائيًا ، ويتركز التحكم في تشغيلها ، كقاعدة عامة ، في نقطة واحدة ، حيث يحدد مرسل التحول الأوضاع اللازمة.

يجب أن تكون الإدارة التشغيلية مركزية ومركزة في يد شخص واحد. ترجع الحاجة إلى مثل هذه المركزية إلى حقيقة أنه من أجل اتخاذ قرار بشأن اختيار أنماط الوحدات التكنولوجية الفردية ، فإن الصورة الكاملة للإنتاج بأكمله ، والعملية ، أي معالجة جميع المعلومات الواردة من جميع أقسام هذه العملية مطلوبة.

لذلك ، من بين أنظمة التحكم ، تحتل الأجهزة مكانًا بارزًا ، تتمثل مهمتها في تنظيم الاتصال بين الإنسان والآلات ، ليسهل على الشخص التحكم في العمليات ، وتخفيف نظامه العصبي ، وتحرير الدماغ من الإجهاد والروتين. عمل.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن لأي شخص في كثير من الأحيان معالجة تدفق كبير من المعلومات حول تقدم العمليات دون مساعدة من الأجهزة الإضافية.

على سبيل المثال ، في ظروف الإدارة المركزية لأنظمة الطاقة المتفرعة ، تصبح وظائف مرسل نقطة التحكم المركزية معقدة بشكل متزايد ، ويتم اتخاذ القرار ، كقاعدة عامة ، في ظل ظروف النقص الحاد في الوقت. كل هذا يتطلب جمعًا سريعًا للمعلومات المتنوعة لإظهار الشخص في شكل نتيجة يمكن ملاحظتها بسهولة ، وهي ضرورية لاتخاذ القرار.

من خلال التحكم المركزي ، تتمركز جميع معلومات حالة الإنتاج والعملية مع مرسلي أو مشغلي النوبات.

لنقل المعلومات إلى شخص ما ، هناك العديد من أجهزة الإشارة والتسجيل الموجودة على لوحات مركز التحكم أمام المشغل أو المرسل. بالإضافة إلى الأجهزة ، تحتوي غرفة التحكم على أجهزة تقنية تسمح لك بمراقبة مختلف مجالات الإنتاج الحرجة.

الصورة تظهر غرفة التحكم. إنها اللوحة (اللوحات) الرأسية التي توجد عليها مخططات ذاكري يتم التحكم في الصناعات والعمليات وأدوات القياس ومختلف مؤشرات الإنذار ولوحات أجهزة التحكم الآلي ، وأحيانًا مفاتيح وأزرار التحكم عن بعد.

نظرًا لأنه في المؤسسات والصناعات ذات الأراضي الكبيرة ، يتم تبادل المعلومات بين كائنات التحكم والإدارة ومركز الإرسال بمساعدة الوسائل التقنية للميكانيكا عن بُعد ، يتم وضع أجهزة استنساخ هذه الأنظمة على لوحة الإرسال.

يستخدم الشخص الذي يتحكم في عملية ما بناءً على معرفته بخصائصها وخصائصها بصيرة واسعة وبالتالي فهو قادر على تحسين التحكم في العملية بشكل كبير. في الإطار الضيق لهذه العملية ، المعرفة هي نموذج للعملية في الدماغ البشري.

قبل اختيار إجراء تحكم واحد أو آخر ، يقوم الشخص ، باستخدام هذا "النموذج" ، بفحص مضاربة ما ستكون عليه نتائج الإجراءات على معلمات الإخراج للعملية.

فقط بعد الاقتناع بأن هذا التأثير سيجبر العملية على التغيير في الاتجاه المطلوب أو الحفاظ على مسارها دون تغيير ، ينقل المرء هذا التأثير إلى العملية الحقيقية ، ويقارن مساره باستمرار مع نتائج المضاربة التي تم الحصول عليها وصقل النموذج.

على غرار كيفية قيام الإنسان بذلك ، يمكن أن يعمل نظام التحكم التنبئي التلقائي. يجب أن يحتوي هذا النظام على نموذج عملية ، وأجهزة توفر ضبطًا ذاتيًا لمعلمات النموذج لمطابقة العملية الفعلية ، وجهاز يبحث تلقائيًا في النموذج عن إجراءات التحكم هذه التي توفر أفضل أداء للعملية. يجب نقل التأثيرات المكتشفة تلقائيًا إلى العملية الفعلية.

مثال على نظام التحكم الأوتوماتيكي المعقد هو الفرن المستمر لتسخين المواد ، والمجهز بمنظم درجة الحرارة في مساحة العمل ومنظمين لتدفق الوقود والهواء إلى مواقد الفرن.

يتم تحديد تسخين المادة التي تغادر الفرن من خلال درجة حرارة مساحة العمل وسرعة حركة المادة وعدد من العوامل الأخرى. في المقابل ، يتم تحديد درجة حرارة مساحة العمل من خلال مقدار استهلاك الوقود ونسبة استهلاك الوقود - الهواء ، وتعتمد أيضًا على سرعة حركة المادة المسخنة.

لا يمكن حل مشكلة صيانة درجة حرارة المواد في هذا المثال عن طريق تثبيت وحدات تحكم في درجة الحرارة والتدفق منفصلة وغير مرتبطة.

من الضروري أن تزداد الإشارة إلى وحدة التحكم في درجة الحرارة في الفرن تلقائيًا مع زيادة سرعة حركة المادة في الفرن ، وزيادة الإشارة إلى وحدة التحكم في تدفق الهواء مع زيادة استهلاك الوقود.

تنشأ المهام الصعبة أيضًا في إنشاء أنظمة للتحكم في العمليات مع تحويلات متعددة للطاقة. مثال على صهر أفران الصهر. هنا ، يحدد قانون التحكم مجموعة من القيم المطلوبة لمعلمات العملية الفردية (درجة الحرارة ، والضغط ، ومعدل التدفق ، وما إلى ذلك) ، يتأثر كل منها بالعديد من الاضطرابات التي تسببها عوامل خارجية وداخلية لتلك العملية.

يتم تحديد نجاح الأتمتة المتكاملة لمناطق الإنتاج الحالية بالكامل تقريبًا من خلال امتثال المعدات والتكنولوجيا الحالية لمتطلبات التحكم الآلي.

تم تصميم معدات معظم المؤسسات العاملة للتحكم اليدوي.لذلك ، يجب أن تكون الأتمتة المعقدة ، كقاعدة عامة ، مصحوبة بالتحديث أو الاستبدال الكامل للمعدات ، وتغيير في التكنولوجيا وتنظيم الإنتاج ، حيث يتم استخدام إمكانيات التحكم الآلي من حيث السرعة والدقة بشكل كامل.

يجب أن يسبق الأتمتة الكاملة لأي منطقة إنتاج تحليل تقني واقتصادي شامل لمجموعة كاملة من التدابير لتحديد الكفاءة الاقتصادية. تسمح لك الأتمتة الكاملة بمركزية إدارة الإنتاج والعمليات ، وتقليل الموظفين ، وزيادة إنتاجية المعدات ، وتحسين جودة المنتج ، وخفض التكاليف.

بالنسبة للعمليات المعقدة ، تتطلب مركزية الإدارة استخدام أنظمة الإدارة التلقائية التي تسمح بجمع المعلومات حول تقدم العملية الخاضعة للرقابة ونقلها إلى شخص في شكل مناسب له.

الأتمتة المتكاملة هي خطوة نحو الأتمتة الكاملة ، وتنتهي بإنشاء ورش العمل والمصانع الآلية.

أتمتة كاملة

الأتمتة الكاملة هي مرحلة من مراحل أتمتة الإنتاج حيث يؤدي نظام الآلات الأوتوماتيكية ، دون مشاركة بشرية مباشرة ، النطاق الكامل لعمليات إنتاج وعملية معينة ، بما في ذلك اختيار وإنشاء أوضاع العمل التي توفر أفضل أداء في ظروف معينة .

يتم تقليل واجبات الشخص إلى مراقبة الأداء السليم لنظام الإدارة ووحداته الفردية ، بالإضافة إلى إدخال المهام والمعايير في هذا النظام التي يجب أن تفي بها العملية.

بالنسبة للعمليات البسيطة التي تعمل في ظل ظروف ثابتة ، بمجرد تحديدها وتعديلها ، يمكن الحفاظ على الوضع الأمثل لفترة طويلة ، ويتزامن مفهوم الأتمتة الكاملة مع مفهوم الأتمتة المعقدة.

بالنسبة لمعظم العمليات المعرضة للاضطرابات الخارجية ، يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الأتمتة الكاملة والأتمتة المعقدة في نقل وظيفة اختيار وتنسيق أوضاع تشغيل الآلات والوحدات الفردية (بما في ذلك في حالات الطوارئ) من شخص إلى نظام تحكم آلي.

أساس الانتقال إلى الأتمتة الكاملة هو البحث التلقائي وإنشاء أوضاع تشغيل المعدات المثلى وأتمتة إدارة التشغيل ، أي تنسيق أوضاع الآلات والوحدات الفردية.

لحل هذه المشاكل ، يتم استخدام تقنيات الكمبيوتر على نطاق واسع ، ولا سيما آلات التحكم (وحدات تحكم, أجهزة كمبيوتر صناعية) وتحليل مسار الإنتاج والعملية وتوليف قوانين الرقابة وتحديد معايير الأمثل. يحدد التحليل التلقائي للتدفق التكنولوجي وتوليف قوانين التحكم مسبقًا القدرة على التكيف الذاتي للأنظمة من أجل التشغيل الآلي الكامل.

أنظمة الأتمتة الكاملة لها مبدأ بناء هرمي:

• في المرحلة الأولى ، توجد برامج وأنظمة تحكم منطقية ، بالإضافة إلى أنظمة تحكم أوتوماتيكية ؛
• في المرحلة الثانية - أنظمة للتحسين التلقائي للآلات والركام الفردية ؛
• في المرحلة الثالثة - الأنظمة الآلية للإدارة التشغيلية.

يحدد التسلسل الهرمي للتحكم المكون من ثلاثة مستويات الهيكل الوظيفي لأنظمة الأتمتة الكاملة.يمكن أن تكون دقة الأجهزة لهذا النظام مختلفة ، ويمكن بناء النظام كما هو موضح أعلاه ، ولكن يمكن بناؤه دون فصل واضح للوظائف التي تؤديها الأجهزة الفردية.

يؤدي التعقيد المتزايد لمهام التحكم إلى زيادة عدد المعدات وتعقيدها ، ونتيجة لذلك ، إلى زيادة احتمالية تعطيل التشغيل العادي للنظام.

إن التكثيف المستمر للعمليات وزيادة حجمها وما يقابلها من تهديد للحوادث المتزايد يجعل مشكلة الموثوقية أكثر أهمية في أتمتة الإنتاج. لذلك ، يتم تطوير المزيد والمزيد من العناصر والطرق الموثوقة لربطها ، فضلاً عن البحث عن طرق لبناء أنظمة موثوقة من عناصر غير موثوقة بشكل كافٍ.

نظام الأتمتة الكامل هو نظام تحكم أوتوماتيكي معقد ومتفرّع ، والذي يتطلب موثوقيته العالية ، والتي يتم توفيرها من خلال موثوقية العناصر الفردية وموثوقية الهيكل.

تتمثل مهمة الأتمتة الكاملة في إنشاء ورش عمل آلية ومؤسسات (مصانع آلية). يتم تحقيق التأثير الاقتصادي الكبير للأتمتة الكاملة من خلال تحسين استخدام المعدات ، وضمان إيقاع العملية بالإنتاجية المثلى وجودة المنتج في ظل الظروف المحددة.

ينظر: أتمتة العمليات التكنولوجية, الروبوتات الصناعية في الإنتاج الحديث,  أتمتة أنظمة إدارة إمدادات الطاقة

إن تطوير تقنية التحكم الآلي مستحيل دون إحراز تقدم في المعدات وخاصة في تلك العناصر التي تُصنع منها أجهزة التحكم.تتمثل أهم مشكلة في تطوير معدات وأنظمة التحكم الآلي في زيادة موثوقيتها.