Automatisering

För en hierarkisk presentation av automationsämnen, se Outline of automation . För annan användning, se Automation (disambiguation) .
"Automatisera" omdirigerar här. För annan användning, se Automatisera (disambiguation) .
Ej att förväxla med Automaton .

Robot arm icon.svg
Del av en serie om
Automation
Automation i allmänhet
Robotik och robotar
Effekten av automatisering
Mässor och utmärkelser
Minsta mänskliga ingrepp krävs för att kontrollera många stora anläggningar, såsom denna elektriska generatorstation.

Automation beskriver ett brett utbud av teknologier som minskar mänskligt ingripande i processer, nämligen genom att förutbestäma beslutskriterier, delprocessrelationer och relaterade åtgärder, såväl som att förkroppsliga dessa förbestämningar i maskiner. Automatisering har uppnåtts på olika sätt, inklusive mekaniska , hydrauliska , pneumatiska , elektriska , elektroniska enheter och datorer , vanligtvis i kombination. Komplicerade system, som moderna fabriker, flygplan och fartyg, använder vanligtvis kombinationer av alla dessa tekniker. Fördelarna med automatisering inkluderar arbetsbesparingar, minskat avfall, besparingar i elkostnader , besparingar i materialkostnader och förbättringar av kvalitet, noggrannhet och precision.

Automatisering inkluderar användning av olika utrustning och styrsystem såsom maskiner , processer i fabriker , pannor och värmebehandlingsugnar , påslagning av telefonnät , styrning och stabilisering av fartyg, flygplan och andra applikationer och fordon med minskat mänskligt ingrepp . Exemplen sträcker sig från en hushållstermostat som styr en panna till ett stort industriellt styrsystem med tiotusentals ingångsmätningar och utgående styrsignaler. Automation har också hittat hem i bankbranschen. Det kan sträcka sig från enkel på-av-kontroll till multivariabla högnivåalgoritmer när det gäller kontrollkomplexitet.

I den enklaste typen av en automatisk styrslinga jämför en styrenhet ett uppmätt värde för en process med ett önskat börvärde och bearbetar den resulterande felsignalen för att ändra någon indata till processen, på ett sådant sätt att processen stannar vid sitt börvärde trots störningar. Denna slutna kretsstyrning är en tillämpning av negativ återkoppling till ett system. Den matematiska grunden för kontrollteorin började på 1700-talet och utvecklades snabbt på 1900-talet. Termen automation , inspirerad av det tidigare ordet automatisk (som kommer från automat ), användes inte i stor utsträckning före 1947, då Ford etablerade en automationsavdelning. Det var under denna tid som industrin snabbt antog återkopplingskontroller, som introducerades på 1930-talet.

Världsbankens World Development Report från 2019 visar bevis på att de nya industrierna och jobben inom tekniksektorn uppväger de ekonomiska effekterna av att arbetare förflyttas av automatisering . Förluster av arbetstillfällen och nedåtgående rörlighet som skylls på automatisering har citerats som en av många faktorer i återuppkomsten av nationalistisk , protektionistisk och populistisk politik i bland annat USA, Storbritannien och Frankrike sedan 2010-talet.

Öppen- och återkopplingskontroll

I grund och botten finns det två typer av styrslingor: styrning med öppen slinga och styrning med sluten slinga .

Vid styrning med öppen slinga är styråtgärden från regulatorn oberoende av "processutgången" (eller "styrd processvariabel"). Ett bra exempel på detta är en centralvärmepanna som endast styrs av en timer, så att värme tillförs under en konstant tid, oavsett byggnadens temperatur. (Kontrollåtgärden är att slå av och på pannan. Processutgången är byggnadstemperaturen.)

Vid sluten kretsstyrning är styråtgärden från regulatorn beroende av processutgången. I fallet med pannanalogin skulle detta inkludera en temperatursensor för att övervaka byggnadens temperatur och därigenom mata tillbaka en signal till regulatorn för att säkerställa att den håller byggnaden vid den temperatur som är inställd på termostaten . En regulator med sluten slinga har därför en återkopplingsslinga som säkerställer att regulatorn utövar en kontrollåtgärd för att ge en processutgång lika med "referensingången" eller "börvärdet". Av denna anledning kallas sluten kretsstyrning även återkopplingsstyrning.

Definitionen av ett styrsystem med sluten krets enligt British Standard Institution är 'ett styrsystem som har övervakningsåterkoppling, varvid den avvikelsesignal som bildas som ett resultat av denna återkoppling används för att styra verkan av ett slutligt styrelement på ett sådant sätt som att tendera att minska avvikelsen till noll.'

På samma sätt är ett återkopplingsstyrsystem ett system som tenderar att upprätthålla ett föreskrivet förhållande mellan en systemvariabel till en annan genom att jämföra funktioner hos dessa variabler och använda skillnaden som ett styrmedel. Den avancerade typen av automation som revolutionerade tillverkning, flygplan, kommunikation och andra industrier är återkopplingskontroll, som vanligtvis är kontinuerlig och innebär att man tar mätningar med hjälp av en sensor och gör beräknade justeringar för att hålla den uppmätta variabeln inom ett visst intervall. Den teoretiska grunden för automatisering med sluten slinga är styrteori .

Kontrollåtgärder

Huvudartikel: Styrsystem

Diskret kontroll (på/av)

En av de enklaste typerna av styrning är on-off styrning. Ett exempel är en termostat som används på hushållsapparater som antingen öppnar eller stänger en elektrisk kontakt. (Termostater utvecklades ursprungligen som äkta återkopplingskontrollmekanismer snarare än den vanliga termostaten för hushållsapparater av och på.)

Sekvenskontroll, där en programmerad sekvens av diskreta operationer utförs, ofta baserad på systemlogik som involverar systemtillstånd. Ett hissstyrsystem är ett exempel på sekvensstyrning.

PID-regulator

Huvudartikel: PID-regulator
Ett blockschema över en PID-regulator i en återkopplingsslinga, där r( t ) är det önskade processvärdet eller "börvärdet", och y( t ) är det uppmätta processvärdet

En proportionell-integral-derivativ styrenhet (PID-styrenhet) är en återkopplingsmekanism för styrslingor ( styrenhet ) som ofta används i industriella styrsystem .

I en PID-slinga beräknar regulatorn kontinuerligt ett felvärde som skillnaden mellan ett önskat börvärde och en uppmätt processvariabel och tillämpar en korrigering baserad på proportionella termer , integraler och derivata termer, respektive (ibland betecknade P , I och D ) som ger sitt namn till styrenhetstypen.

Den teoretiska förståelsen och tillämpningen härstammar från 1920-talet, och de är implementerade i nästan alla analoga styrsystem; ursprungligen i mekaniska styrenheter, och sedan med användning av diskret elektronik och senare i industriella processdatorer.

Sekventiell kontroll och logisk sekvens eller systemtillståndskontroll

Huvudartikel: Programmerbar logisk styrenhet

Sekventiell styrning kan vara antingen till en fast sekvens eller till en logisk som kommer att utföra olika åtgärder beroende på olika systemtillstånd. Ett exempel på en justerbar men i övrigt fast sekvens är en timer på en grässprinkler.

Tillstånd hänvisar till de olika tillstånd som kan uppstå i ett användnings- eller sekvensscenario av systemet. Ett exempel är en hiss, som använder logik baserad på systemtillståndet för att utföra vissa åtgärder som svar på dess tillstånd och operatörsinmatning. Till exempel, om operatören trycker på våning n-knappen, kommer systemet att reagera beroende på om hissen är stoppad eller rör sig, går upp eller ner, eller om dörren är öppen eller stängd, och andra förhållanden.

Tidig utveckling av sekventiell styrning var relälogik , genom vilken elektriska reläer kopplar in elektriska kontakter som antingen startar eller bryter strömmen till en enhet. Reläer användes först i telegrafnätverk innan de utvecklades för att styra andra enheter, till exempel vid start och stopp av elektriska motorer i industriell storlek eller öppning och stängning av magnetventiler . Användning av reläer för kontrolländamål möjliggjorde händelsestyrd kontroll, där åtgärder kunde utlösas ur sekvens, som svar på externa händelser. Dessa var mer flexibla i sitt svar än de stela ensekvenskamtimers . Mer komplicerade exempel handlade om att upprätthålla säkra sekvenser för enheter som svängbroskontroller, där en låskolv behövde kopplas ur innan bron kunde flyttas, och låskolven inte kunde frigöras förrän säkerhetsgrindar redan hade stängts.

Det totala antalet reläer och kamtimer kan uppgå till hundratals eller till och med tusentals i vissa fabriker. Tidiga programmeringstekniker och språk behövdes för att göra sådana system hanterbara, en av de första var steglogik , där diagram över de sammankopplade reläerna liknade stegpinnen på en stege. Särskilda datorer som kallas programmerbara logiska styrenheter designades senare för att ersätta dessa samlingar av hårdvara med en enda, lättare omprogrammerad enhet.

I en typisk hårdkopplad motorstart- och stoppkrets (kallad styrkrets ) startas en motor genom att trycka på en "Start" eller "Run"-knapp som aktiverar ett par elektriska reläer. "Låsningsreläet" låser i kontakter som håller styrkretsen spänningssatt när tryckknappen släpps. (Startknappen är en normalt öppen kontakt och stoppknappen är normalt sluten kontakt.) Ett annat relä aktiverar en strömbrytare som driver enheten som kastar motorstartbrytaren (tre uppsättningar kontakter för trefas industrikraft) i huvudströmmen krets. Stora motorer använder hög spänning och upplever hög startström, vilket gör hastigheten viktig för att skapa och bryta kontakt. Detta kan vara farligt för personal och egendom med manuella strömbrytare. "Låsnings"-kontakterna i startkretsen och huvudströmkontakterna för motorn hålls inkopplade av sina respektive elektromagneter tills en "stopp"- eller "av"-knapp trycks in, vilket gör att låsreläet kopplas ur.

Detta tillståndsdiagram visar hur UML kan användas för att designa ett dörrsystem som endast kan öppnas och stängas.

Vanligtvis läggs förreglingar till en styrkrets. Antag att motorn i exemplet driver maskiner som har ett kritiskt behov av smörjning. I detta fall kan en förregling läggas till för att säkerställa att oljepumpen är igång innan motorn startar. Timers, gränslägesbrytare och elektriska ögon är andra vanliga element i styrkretsar.

Magnetventiler används ofta på tryckluft eller hydraulolja för att driva ställdon på mekaniska komponenter. Medan motorer används för att tillhandahålla kontinuerlig roterande rörelse , är ställdon vanligtvis ett bättre val för att intermittent skapa ett begränsat rörelseområde för en mekanisk komponent, såsom att flytta olika mekaniska armar, öppna eller stänga ventiler , höja tunga pressvalsar, applicera tryck på pressar.

Datorstyrning

Datorer kan utföra både sekventiell kontroll och återkopplingskontroll, och vanligtvis kommer en enda dator att göra båda i en industriell applikation. Programmerbara logiska styrenheter (PLC) är en typ av mikroprocessorer för speciella ändamål som ersatte många hårdvarukomponenter som timers och trumsekvenser som används i system av relälogiktyp. Allmänna processkontrolldatorer har i allt större utsträckning ersatt fristående styrenheter, med en enda dator som kan utföra operationerna för hundratals styrenheter. Processkontrolldatorer kan bearbeta data från ett nätverk av PLC:er, instrument och styrenheter för att implementera typisk (som PID) styrning av många individuella variabler eller, i vissa fall, för att implementera komplexa styralgoritmer med hjälp av flera ingångar och matematiska manipulationer . De kan också analysera data och skapa grafiska visningar i realtid för operatörer och köra rapporter för operatörer, ingenjörer och ledning.

Styrning av en automat (ATM) är ett exempel på en interaktiv process där en dator kommer att utföra ett logiskt härledd svar på ett användarval baserat på information hämtad från en nätverksansluten databas. ATM-processen har likheter med andra transaktionsprocesser online. De olika logiska svaren kallas scenarier . Sådana processer är vanligtvis utformade med hjälp av användningsfall och flödesscheman , som vägleder skrivningen av mjukvarukoden. Den tidigaste kontrollmekanismen för återkoppling var vattenklockan som uppfanns av den grekiske ingenjören Ctesibius (285–222 f.Kr.).

Historia

Tidig historia

Ctesibius' clepsydra (3:e århundradet f.Kr.)

Det var grekernas och arabernas intressen (under perioden mellan cirka 300 f.Kr. och cirka 1200 e.Kr.) att hålla exakt koll på tiden. I det ptolemaiska Egypten , omkring 270 f.Kr., beskrev Ctesibius en flottörregulator för en vattenklocka , en anordning som inte liknar kulan och hanen i en modern spoltoalett. Detta var den tidigaste feedback-kontrollerade mekanismen. Utseendet på den mekaniska klockan på 1300-talet gjorde vattenklockan och dess återkopplingskontrollsystem föråldrade.

De persiska bröderna Banū Mūsā beskrev i sin Book of Genial Devices (850 AD) ett antal automatiska kontroller. Tvåstegsnivåkontroller för vätskor, en form av diskontinuerliga variabla strukturkontroller , utvecklades av bröderna Banu Musa. De beskrev också en återkopplingskontrollant . Utformningen av återkopplingskontrollsystem fram till den industriella revolutionen skedde genom försök och misstag, tillsammans med en hel del teknisk intuition. Det var alltså mer en konst än en vetenskap. Det var inte förrän i mitten av 1800-talet som stabiliteten hos återkopplingsstyrsystem analyserades med hjälp av matematik, det formella språket för automatisk styrningsteorin. [ citat behövs ]

Centrifugalguvernören uppfanns av Christiaan Huygens på 1600-talet och användes för att justera gapet mellan kvarnstenar .

Industriella revolutionen i Västeuropa

Ångmaskiner främjade automatisering genom behovet av att kontrollera motorns hastighet och effekt.

Införandet av drivmotorer , eller självdrivna maskiner, avancerade spannmålskvarnar, ugnar, pannor och ångmaskinen skapade ett nytt krav på automatiska styrsystem inklusive temperaturregulatorer (uppfanns 1624; se Cornelius Drebbel ), tryckregulatorer (1681), flottörregulatorer (1700) och hastighetskontrollanordningar . En annan kontrollmekanism användes för att tälta väderkvarnarnas segel. Den patenterades av Edmund Lee 1745. Även 1745 uppfann Jacques de Vaucanson den första automatiserade vävstolen. Omkring 1800 skapade Joseph Marie Jacquard ett hålkortssystem för att programmera vävstolar.

År 1771 uppfann Richard Arkwright det första helautomatiska spinneriet som drivs av vattenkraft, känd på den tiden som vattenramen . En automatisk mjölkvarn utvecklades av Oliver Evans 1785, vilket gör den till den första helt automatiserade industriella processen.

En flyball-guvernör är ett tidigt exempel på ett återkopplingskontrollsystem. En ökning av hastigheten skulle få motvikterna att röra sig utåt, glida ett länkage som tenderade att stänga ventilen som levererar ånga, och på så sätt sakta ner motorn.

En centrifugalguvernör användes av Mr. Bunce av England 1784 som en del av en modell ångkran . Centrifugalguvernören antogs av James Watt för användning på en ångmaskin 1788 efter att Watts partner Boulton såg en vid ett mjölkvarn Boulton & Watt byggde. Guvernören kunde faktiskt inte hålla en bestämd hastighet; motorn skulle anta ett nytt konstant varvtal som svar på belastningsändringar. Landshövdingen kunde hantera mindre variationer som de som orsakades av fluktuerande värmebelastning till pannan. Det fanns också en tendens till oscillation närhelst det var en hastighetsändring. Som en konsekvens var motorer utrustade med denna regulator inte lämpliga för operationer som kräver konstant hastighet, såsom bomullsspinning.

Flera förbättringar av guvernören, plus förbättringar av ventilavstängningstiden på ångmaskinen, gjorde att motorn lämpade sig för de flesta industriella användningsområden före slutet av 1800-talet. Framstegen inom ångmaskinen låg långt före vetenskapen, både termodynamik och kontrollteori. Guvernören fick relativt lite vetenskaplig uppmärksamhet tills James Clerk Maxwell publicerade en artikel som etablerade början på en teoretisk grund för att förstå kontrollteori.

1900-talet

Relälogik introducerades med fabrikselektrifiering, som genomgick snabb anpassning från 1900 till 1920-talet. Centrala elkraftverk genomgick också en snabb tillväxt och driften av nya högtryckspannor, ångturbiner och elstationer 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 processkontroller on-off. Operatörer övervakade vanligtvis diagram ritade av brännare som plottade data från instrument. För att göra korrigeringar öppnade eller stängde operatörerna manuellt ventiler eller slog på eller av strömbrytare. Kontrollrum använde också färgkodade lampor för att skicka signaler till arbetare i anläggningen för att manuellt göra vissa ändringar.

Utvecklingen av den elektroniska förstärkaren under 1920-talet, som var viktig för fjärrtelefoni, krävde ett högre signal-brusförhållande, vilket löstes genom negativ återkopplingsbrusreducering. Denna och andra telefonitillämpningar bidrog till kontrollteorin. På 1940- och 1950-talen utvecklade den tyske matematikern Irmgard Flügge-Lotz teorin om diskontinuerliga automatiska kontroller, som fann militära tillämpningar under andra världskriget för att avfyra kontrollsystem och flygplansnavigeringssystem .

Styrenheter, som kunde göra beräknade ändringar som svar på avvikelser från ett börvärde snarare än på-av-styrning, började introduceras på 1930-talet. Styrenheter gjorde det möjligt för tillverkningen att fortsätta visa produktivitetsvinster för att kompensera för det minskande inflytandet från fabrikselektrifiering.

Fabriksproduktiviteten ökade kraftigt genom elektrifiering på 1920-talet. Produktivitetstillväxten för amerikansk tillverkning sjönk från 5,2 %/år 1919–29 till 2,76 %/år 1929–41. Alexander Field noterar att utgifterna för icke-medicinska instrument ökade avsevärt från 1929 till 1933 och förblev starka därefter.

Första och andra världskrigen såg stora framsteg inom masskommunikation och signalbehandling . Andra viktiga framsteg inom automatiska kontroller inkluderar differentialekvationer , stabilitetsteori och systemteori (1938), frekvensdomänanalys (1940), fartygskontroll (1950) och stokastisk analys (1941).

Från och med 1958, uppstod olika system baserade på solid-state digital logikmoduler för hårdkopplade programmerade logiska styrenheter (föregångarna till programmerbara logiska styrenheter [PLC]) för att ersätta elektromekanisk relälogik i industriella styrsystem för processkontroll och automation, inklusive tidiga Telefunken / AEG Logistat, Siemens Simatic , Philips / Mullard /Valvo [ de ] Norbit , BBC Sigmatronic, ACEC Logacec , Akkord [ de ] Estacord, Krone Mibakron, Bistat, Datapac, Norlog, SSR eller Procontic system.

1959 blev Texacos Port Arthur-raffinaderi den första kemiska fabriken som använde digital styrning . Konvertering av fabriker till digital styrning började spridas snabbt på 1970-talet då priset på datorhårdvara sjönk.

Betydande tillämpningar

Den automatiska telefonväxeln introducerades 1892 tillsammans med urvalstelefoner. År 1929 var 31,9% av Bell-systemet automatiskt. Automatisk telefonväxling använde ursprungligen vakuumrörförstärkare och elektromekaniska strömbrytare, som förbrukade en stor mängd elektricitet. Samtalsvolymen växte så småningom så snabbt att man befarade att telefonsystemet skulle förbruka all elproduktion, vilket fick Bell Labs att påbörja forskning om transistorn .

Logiken som utfördes av telefonväxlingsreläer var inspirationen till den digitala datorn. Den första kommersiellt framgångsrika blåsningsmaskinen för glasflaskor var en automatisk modell som introducerades 1905. Maskinen, som manövrerades av en tvåmansbesättning som arbetade 12-timmarsskift, kunde producera 17 280 flaskor på 24 timmar, jämfört med 2 880 flaskor tillverkade av en besättning på sex män och pojkar som arbetar i en butik under en dag. Kostnaden för att tillverka flaskor med maskin var 10 till 12 cent per brutto jämfört med $1,80 per brutto av de manuella glasblåsarna och medhjälparna.

Sektionella elektriska drivningar utvecklades med hjälp av styrteori. Sektionella elektriska drivningar används på olika sektioner av en maskin där en exakt skillnad måste upprätthållas mellan sektionerna. Vid stålvalsning förlängs metallen när den passerar genom par av valsar, som måste gå med successivt högre hastigheter. I papperstillverkningspapper krymper arket när det passerar runt ånguppvärmd torkning arrangerad i grupper, som måste gå med successivt lägre hastigheter. Den första användningen av en sektionell elektrisk drivning var på en pappersmaskin 1919. En av de viktigaste utvecklingarna inom stålindustrin under 1900-talet var kontinuerlig bredbandsvalsning, utvecklad av Armco 1928.

Automatiserad farmakologiproduktion

Före automatiseringen tillverkades många kemikalier i partier. År 1930, med den utbredda användningen av instrument och den framväxande användningen av kontroller, förespråkade grundaren av Dow Chemical Co. kontinuerlig produktion .

Självverkande verktygsmaskiner som fördrev handskickligheten så att de kunde användas av pojkar och okvalificerade arbetare utvecklades av James Nasmyth på 1840-talet. Verktygsmaskiner automatiserades med numerisk styrning (NC) med hjälp av stansad papperstejp på 1950-talet. Detta utvecklades snart till datoriserad numerisk styrning (CNC).

Idag utövas omfattande automatisering i praktiskt taget alla typer av tillverknings- och monteringsprocesser. Några av de större processerna inkluderar elproduktion, oljeraffinering, kemikalier, stålverk, plaster, cementfabriker, konstgödselfabriker, massa- och pappersbruk, montering av bilar och lastbilar, flygplansproduktion, glastillverkning, naturgassepareringsanläggningar, mat och dryck bearbetning, konservering och tappning och tillverkning av olika sorters delar. Robotar är särskilt användbara i farliga applikationer som spraymålning av bilar. Robotar används också för att montera elektroniska kretskort. Fordonssvetsning görs med robotar och automatiska svetsare används i applikationer som rörledningar.

Rymd-/datoråldern

Med tillkomsten av rymdåldern 1957 vände kontrolldesignen, särskilt i USA, bort från den klassiska kontrollteorins frekvensdomäntekniker och backade in i differentialekvationsteknikerna från det sena 1800-talet, som utvecklades på tiden. domän. Under 1940- och 1950-talen utvecklade den tyske matematikern Irmgard Flugge-Lotz teorin om diskontinuerlig automatisk kontroll, som blev allmänt använd i hysteresstyrsystem som navigationssystem , brandledningssystem och elektronik . Genom Flugge-Lotz och andra såg den moderna eran tidsdomändesign för icke-linjära system (1961), navigation (1960), teori för optimal styrning och uppskattning (1962), icke-linjär styrteori (1969), teori för digital styrning och filtrering (1974) . ), och den personliga datorn (1983).

Fördelar, nackdelar och begränsningar

Den kanske mest citerade fördelen med automatisering inom industrin är att den är förknippad med snabbare produktion och billigare arbetskostnader. En annan fördel kan vara att den ersätter hårt, fysiskt eller monotont arbete. Dessutom kan uppgifter som äger rum i farliga miljöer eller som på annat sätt ligger utanför mänsklig förmåga utföras av maskiner, eftersom maskiner kan arbeta även under extrema temperaturer eller i atmosfärer som är radioaktiva eller giftiga. De kan också underhållas med enkla kvalitetskontroller. Men för närvarande kan inte alla uppgifter automatiseras, och vissa uppgifter är dyrare att automatisera än andra. De initiala kostnaderna för att installera maskinen i fabriksinställningar är höga och underlåtenhet att underhålla ett system kan leda till att själva produkten går förlorad.

Dessutom tycks vissa studier indikera att industriell automatisering kan medföra negativa effekter utöver operativa problem, inklusive förflyttning av arbetstagare på grund av systemisk förlust av sysselsättning och förvärrade miljöskador; dessa fynd är dock både invecklade och kontroversiella till sin natur och skulle potentiellt kunna kringgås.

De främsta fördelarna med automatisering är:

  • Ökad genomströmning eller produktivitet
  • Förbättrad kvalitet
  • Ökad förutsägbarhet
  • Förbättrad robusthet (konsistens) hos processer eller produkt
  • Ökad konsekvens i produktionen
  • Minskade direkta mänskliga arbetskostnader och utgifter
  • Minskad cykeltid
  • Ökad noggrannhet
  • Att befria människor från monotont repetitivt arbete
  • Krävs arbete med utveckling, driftsättning, underhåll och drift av automatiserade processer - ofta strukturerade som "jobb"
  • Ökad mänsklig frihet att göra andra saker

Automation beskriver i första hand maskiner som ersätter mänskligt handlande, men det är också löst förknippat med mekanisering, maskiner som ersätter mänskligt arbete. Tillsammans med mekanisering, utökar mänskliga förmågor när det gäller storlek, styrka, hastighet, uthållighet, synomfång och skärpa, hörfrekvens och precision, elektromagnetisk avkänning och effekt, etc., inkluderar fördelarna:

  • Att befria människor från farliga arbetsbelastningar och arbetsskador (t.ex. färre ansträngda ryggar från att lyfta tunga föremål)
  • Att ta bort människor från farliga miljöer (t.ex. eld, rymd, vulkaner, kärntekniska anläggningar, undervatten, etc.)

De största nackdelarna med automatisering är:

  • Hög initial kostnad
  • Snabbare produktion utan mänsklig inblandning kan innebära snabbare okontrollerad produktion av defekter där automatiserade processer är defekta.
  • Uppskalad kapacitet kan innebära uppskalade problem när system misslyckas - släpper ut farliga gifter, krafter, energier etc., i uppskalade takter.
  • Mänsklig anpassningsförmåga är ofta dåligt förstådd av automationsinitiatorer. Det är ofta svårt att förutse varje beredskap och utveckla helt förplanerade automatiserade svar för varje situation. De upptäckter som är inneboende i automatiseringsprocesser kan kräva oförutsedda iterationer för att lösas, vilket orsakar oförutsedda kostnader och förseningar.
  • Människor som förväntar sig arbetsinkomst kan bli allvarligt störda av andra som använder automatisering där ingen liknande inkomst är lättillgänglig.

Automatiseringens paradox

Paradoxen med automatisering säger att ju effektivare det automatiserade systemet är, desto mer avgörande blir det mänskliga bidraget från operatörerna. Människor är mindre involverade, men deras engagemang blir mer kritisk. Lisanne Bainbridge , en kognitiv psykolog, identifierade dessa problem särskilt i sin flitigt citerade artikel "Ironies of Automation". Om ett automatiserat system har ett fel kommer det att multiplicera det felet tills det åtgärdas eller stängs av. Det är här mänskliga operatörer kommer in. Ett ödesdigert exempel på detta var Air France Flight 447 , där ett misslyckande i automatiseringen satte piloterna i en manuell situation som de inte var förberedda på.

Begränsningar

  • Den nuvarande tekniken kan inte automatisera alla önskade uppgifter.
  • Många verksamheter som använder automation har stora mängder investerat kapital och producerar stora produktvolymer, vilket gör felfunktioner extremt kostsamma och potentiellt farliga. Därför behövs en del personal för att säkerställa att hela systemet fungerar korrekt och att säkerhet och produktkvalitet upprätthålls.
  • I takt med att en process blir allt mer automatiserad finns det mindre och mindre arbetskraft att spara eller kvalitetsförbättring att vinna. Detta är ett exempel på både minskande avkastning och logistikfunktionen .
  • När fler och fler processer blir automatiserade, finns det färre kvarvarande icke-automatiserade processer. Detta är ett exempel på uttömning av möjligheter. Nya tekniska paradigm kan dock sätta nya gränser som överstiger de tidigare gränserna.

Aktuella begränsningar

Många roller för människor i industriella processer ligger för närvarande utanför ramen för automatisering. Mönsterigenkänning på mänsklig nivå , språkförståelse och språkproduktionsförmåga är långt bortom kapaciteten hos moderna mekaniska och datorsystem (men se Watson-dator ). Uppgifter som kräver subjektiv bedömning eller syntes av komplexa sensoriska data, såsom dofter och ljud, såväl som uppgifter på hög nivå som strategisk planering, kräver för närvarande mänsklig expertis. I många fall är användningen av människor mer kostnadseffektiv än mekaniska tillvägagångssätt även där automatisering av industriella uppgifter är möjlig. Att övervinna dessa hinder är en teoretiserad väg till post-bristekonomi .

Samhällspåverkan och arbetslöshet

Huvudartikel: Teknologisk arbetslöshet

Ökad automatisering får ofta arbetare att känna oro över att förlora sina jobb eftersom tekniken gör deras kompetens eller erfarenhet onödig. Tidigt under den industriella revolutionen , när uppfinningar som ångmaskinen gjorde vissa jobbkategorier obrukbara, gjorde arbetare kraftfullt motstånd mot dessa förändringar. Ludditer , till exempel, var engelska textilarbetare som protesterade mot införandet av vävmaskiner genom att förstöra dem. På senare tid har några invånare i Chandler, Arizona , skurit sönder däck och kastat stenar mot förarlösa bilar , i protest mot bilarnas upplevda hot mot människors säkerhet och jobbmöjligheter.

Den relativa oro för automatisering som återspeglas i opinionsundersökningar verkar nära korrelera med styrkan hos organiserat arbete i den regionen eller nationen. Till exempel, medan en studie från Pew Research Center visade att 72 % av amerikanerna är oroliga för att öka automatiseringen på arbetsplatsen, ser 80 % av svenskarna automation och artificiell intelligens (AI) som en bra sak, på grund av landets fortfarande kraftfulla fackföreningar och ett mer robust nationellt skyddsnät .

I USA har 47 % av alla nuvarande jobb potential att vara helt automatiserade till 2033, enligt forskning från experterna Carl Benedikt Frey och Michael Osborne. Dessutom verkar löner och utbildningsnivå vara starkt negativt korrelerade med ett yrkes risk att automatiseras. Även högkvalificerade professionella jobb som advokat , läkare , ingenjör , journalist riskerar att automatiseras.

Utsikterna är särskilt dystra för yrken som för närvarande inte kräver en universitetsexamen, såsom lastbilskörning. Även i högteknologiska korridorer som Silicon Valley sprider sig oro för en framtid där en betydande andel vuxna har små chanser att få ett förvärvsarbete. "I The Second Machine Age hävdar Erik Brynjolfsson och Andrew McAfee att "...det har aldrig funnits en bättre tid att vara en arbetare med specialkunskaper eller rätt utbildning, eftersom dessa människor kan använda teknik för att skapa och fånga värde. Men det har aldrig funnits en sämre tid att vara en arbetare med bara "vanliga" färdigheter och förmågor att erbjuda, eftersom datorer, robotar och andra digitala tekniker förvärvar dessa färdigheter och förmågor i en extraordinär hastighet." Som exemplet med Sverige antyder. Men övergången till en mer automatiserad framtid behöver inte väcka panik om det finns tillräcklig politisk vilja att främja omskolning av arbetstagare vars befattningar blir föråldrade.

Enligt en studie från 2020 i Journal of Political Economy har automatisering robusta negativa effekter på sysselsättning och löner: "En robot till per tusen arbetare minskar förhållandet mellan sysselsättning och befolkning med 0,2 procentenheter och löner med 0,42 %."

Forskning av Carl Benedikt Frey och Michael Osborne från Oxford Martin School hävdade att anställda som är engagerade i "uppgifter som följer väldefinierade procedurer som enkelt kan utföras med sofistikerade algoritmer" riskerar att förskjutas, och 47 % av jobben i USA var på risk. Studien, som släpptes som ett arbetsdokument 2013 och publicerades 2017, förutspådde att automatisering skulle utsätta lågavlönade fysiska yrken mest i fara, genom att undersöka en grupp kollegor om deras åsikter. Men enligt en studie publicerad i McKinsey Quarterly 2015 är effekten av datorisering i de flesta fall inte utbyte av anställda utan automatisering av delar av de uppgifter de utför. Metodiken - studien har kritiserats hårt för att vara otransparent och förlita sig på subjektiva bedömningar. Frey och Osbornes metodik har blivit utsatt för kritik, eftersom den saknar bevis, historisk medvetenhet eller trovärdig metodik. Dessutom fann Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling ( OECD ) att i de 21 OECD-länderna är 9 % av jobben automatiserbara.

Obama -administrationen påpekade att var tredje månad "omkring 6 procent av jobben i ekonomin förstörs genom att företag krymper eller stängs, medan en något större andel av jobben tillkommer." En nyligen MIT-ekonomistudie av automation i USA från 1990 till 2007 fann att det kan ha en negativ inverkan på sysselsättning och löner när robotar introduceras till en industri. När en robot tillkommer per tusen arbetare minskar sysselsättningsgraden mellan 0,18 och 0,34 procent och lönerna sänks med 0,25–0,5 procentenheter. Under den studerade tidsperioden hade USA inte många robotar i ekonomin, vilket begränsar effekten av automatisering. Automatisering förväntas dock tredubblas (konservativ uppskattning) eller fyrdubblas (en generös uppskattning), vilket leder till att dessa siffror blir avsevärt högre.

Baserat på en formel av Gilles Saint-Paul , ekonom vid Toulouse 1 University , minskar efterfrågan på okvalificerat humankapital i en långsammare takt än efterfrågan på kvalificerat humankapital ökar. I det långa loppet och för samhället som helhet har det lett till billigare produkter, lägre genomsnittliga arbetstimmar och att nya industrier har bildats (dvs. robotindustrier, datorindustrier, designindustrier). Dessa nya branscher ger ekonomin många kompetensbaserade jobb med hög lön. År 2030 kommer mellan 3 och 14 procent av den globala arbetsstyrkan att tvingas byta jobbkategorier på grund av att automatisering eliminerar jobb i en hel sektor. Medan antalet jobb som går förlorade till följd av automatisering ofta kompenseras av jobb som fåtts genom tekniska framsteg, är samma typ av jobbförlust inte samma som ersatts och som leder till ökad arbetslöshet i den lägre medelklassen. Detta sker till stor del i USA och utvecklade länder där tekniska framsteg bidrar till högre efterfrågan på högkvalificerad arbetskraft men efterfrågan på medellönearbetskraft fortsätter att minska. Ekonomer kallar denna trend för "inkomstpolarisering" där löner för okvalificerad arbetskraft drivs ner och kvalificerad arbetskraft drivs upp och den förutspås fortsätta i utvecklade ekonomier.

Arbetslösheten håller på att bli ett problem i USA på grund av den exponentiella tillväxttakten för automatisering och teknik. Enligt Kim, Kim och Lee (2017:1), "[en] framstående studie av Frey och Osborne 2013 förutspådde att 47 % av de 702 undersökta yrkena i USA stod inför en hög risk för minskad sysselsättningsgrad inom de kommande 10 –25 år som ett resultat av datoriseringen." Eftersom många jobb håller på att bli föråldrade, vilket orsakar arbetsförflyttning, skulle en möjlig lösning vara att regeringen hjälper till med ett program för universell basinkomst (UBI). UBI skulle vara en garanterad, obeskattad inkomst på cirka 1 000 dollar per månad, som betalas ut till alla amerikanska medborgare över 21 år. UBI skulle hjälpa dem som är fördrivna att ta jobb som ger mindre pengar och ändå har råd att klara sig. Det skulle också ge dem som är anställda med jobb som sannolikt kommer att ersättas av automation och teknik extra pengar att spendera på utbildning och träning för nya krävande sysselsättningskompetenser. UBI bör dock ses som en kortsiktig lösning eftersom den inte helt tar upp frågan om inkomstskillnader som kommer att förvärras av arbetsförflyttning.

Light-out tillverkning

Huvudartikel: Lights out (tillverkning)

Lights-out tillverkning är ett produktionssystem utan mänskliga arbetare, för att eliminera arbetskostnader.

Lights out-tillverkning växte i popularitet i USA när General Motors 1982 implementerade "hands-off" tillverkning för att "ersätta riskbenägen byråkrati med automation och robotar". Fabriken nådde dock aldrig full status som "ljus släckt".

Utvidgningen av lights out-tillverkning kräver:

  • Utrustningens tillförlitlighet
  • Långsiktiga mekanikerförmåga
  • Planerat förebyggande underhåll
  • Engagemang från personalen

Hälsa och miljö

Kostnaderna för automatisering för miljön är olika beroende på vilken teknik, produkt eller motor som automatiseras. Det finns automatiserade motorer som förbrukar mer energiresurser från jorden i jämförelse med tidigare motorer och vice versa. Farliga , industriella operationer, som oljeraffinering , tillverkning av kemikalier och alla former av metallbearbetning var alltid tidiga utmanare för automatisering. [ tveksamt – diskutera ] [ citat behövs ]

Automatisering av fordon kan visa sig ha en betydande inverkan på miljön, även om karaktären av denna påverkan kan vara fördelaktig eller skadlig beroende på flera faktorer. Eftersom automatiserade fordon är mycket mindre benägna att råka ut för olyckor jämfört med människodrivna fordon, skulle vissa försiktighetsåtgärder inbyggda i nuvarande modeller (som antilåsningsbromsar eller laminerat glas ) inte krävas för självkörande versioner. Att ta bort dessa säkerhetsdetaljer skulle också avsevärt minska fordonets vikt, vilket skulle öka bränsleekonomin och minska utsläppen per mil. Självkörande fordon är också mer precisa när det gäller acceleration och brott, vilket kan bidra till minskade utsläpp. Självkörande bilar kan också potentiellt använda bränsleeffektiva funktioner som ruttkartläggning som kan beräkna och ta de mest effektiva vägarna. Trots denna potential att minska utsläppen, teoretiserar vissa forskare att en ökning av produktionen av självkörande bilar kan leda till en boom av fordonsägande och användning. Denna högkonjunktur kan potentiellt motverka alla miljöfördelar med självkörande bilar om ett tillräckligt stort antal människor börjar köra personliga fordon oftare.

Automatisering av hem och hushållsapparater anses också påverka miljön, men fördelarna med dessa funktioner ifrågasätts också. En studie av energiförbrukningen i automatiserade hem i Finland visade att smarta hem kan minska energiförbrukningen genom att övervaka förbrukningsnivåer i olika delar av hemmet och anpassa förbrukningen för att minska energiläckage (t.ex. automatiskt minska förbrukningen under natten när aktiviteten är låg). Denna studie, tillsammans med andra, indikerade att det smarta hemmets förmåga att övervaka och justera förbrukningsnivåer skulle minska onödig energianvändning. Ny forskning tyder dock på att smarta hem kanske inte är lika effektiva som icke-automatiserade hem. En nyare studie har visat att även om övervakning och justering av förbrukningsnivåer minskar onödig energianvändning, kräver denna process övervakningssystem som också förbrukar en betydande mängd energi. Denna studie antydde att energin som krävs för att driva dessa system är så mycket att den förnekar alla fördelar med själva systemen, vilket resulterar i liten eller ingen ekologisk fördel.

Konvertibilitet och handläggningstid

Huvudartikel: Handläggningstid

En annan stor förändring inom automatisering är den ökade efterfrågan på flexibilitet och konvertibilitet i tillverkningsprocesser . Tillverkare efterfrågar i allt högre grad möjligheten att enkelt byta från att tillverka produkt A till att tillverka produkt B utan att behöva bygga om produktionslinjerna helt . Flexibilitet och distribuerade processer har lett till introduktionen av automatiserade guidade fordon med naturliga funktioner.

Digital elektronik hjälpte också. Tidigare analogbaserad instrumentering ersattes av digitala motsvarigheter som kan vara mer exakta och flexibla, och erbjuda större utrymme för mer sofistikerad konfiguration , parametrisering och drift. Detta åtföljdes av fältbussrevolutionen som gav ett nätverksanslutet (dvs. en enda kabel) sätt att kommunicera mellan styrsystem och instrumentering på fältnivå, vilket eliminerade hårda kablar.

Diskreta tillverkningsanläggningar anammade dessa tekniker snabbt. De mer konservativa processindustrierna med sina längre växtlivscykler har varit långsammare att ta till sig och analogbaserad mätning och kontroll dominerar fortfarande. Den växande användningen av industriellt Ethernet på fabriksgolvet driver dessa trender ytterligare, vilket gör det möjligt för tillverkningsanläggningar att integreras tätare inom företaget, via internet vid behov. Den globala konkurrensen har också ökat efterfrågan på omkonfigurerbara tillverkningssystem .

Automationsverktyg

Ingenjörer kan nu ha numerisk kontroll över automatiserade enheter. Resultatet har blivit ett snabbt växande utbud av applikationer och mänskliga aktiviteter. Datorstödd teknologi (eller CAx) fungerar nu som grund för matematiska och organisatoriska verktyg som används för att skapa komplexa system. Anmärkningsvärda exempel på CAx inkluderar datorstödd design (CAD-programvara) och datorstödd tillverkning (CAM-programvara). Den förbättrade designen, analysen och tillverkningen av produkter som CAx möjliggör har varit fördelaktigt för industrin.

Informationsteknologi , tillsammans med industriella maskiner och processer , kan hjälpa till vid design, implementering och övervakning av styrsystem. Ett exempel på ett industriellt styrsystem är en programmerbar logisk styrenhet (PLC). PLC:er är specialiserade härdade datorer som ofta används för att synkronisera flödet av insignaler från (fysiska) sensorer och händelser med flödet av utgångar till ställdon och händelser.

En automatisk onlineassistent på en webbplats, med en avatar för förbättrad interaktion mellan människa och dator

Människo-maskin-gränssnitt (HMI) eller mänskliga datorgränssnitt (CHI), tidigare kända som man-maskin-gränssnitt , används vanligtvis för att kommunicera med PLC:er och andra datorer. Servicepersonal som övervakar och styr genom HMI:er kan kallas för olika namn. I den industriella process- och tillverkningsmiljön kallas de för operatörer eller något liknande. I pannhus och centrala bruksavdelningar kallas de stationära ingenjörer .

Det finns olika typer av automationsverktyg:

Host simulation software (HSS) är ett vanligt använt testverktyg som används för att testa utrustningens programvara. HSS används för att testa utrustningens prestanda gällande fabriksautomationsstandarder (timeouts, svarstid, bearbetningstid).

Kognitiv automatisering

Kognitiv automation, som en delmängd av AI, är ett framväxande släkte av automatisering som möjliggörs av kognitiv datoranvändning . Dess primära angelägenhet är automatisering av kontorsuppgifter och arbetsflöden som består av att strukturera ostrukturerad data . Kognitiv automation bygger på flera discipliner: naturlig språkbehandling , realtidsberäkning , maskininlärningsalgoritmer , big data-analys och evidensbaserad inlärning .

Enligt Deloitte möjliggör kognitiv automatisering replikering av mänskliga uppgifter och omdöme "med snabba hastigheter och avsevärd skala." Sådana uppgifter inkluderar:

Nya och nya applikationer

Huvudartikel: Nya teknologier

Automatiserad kraftproduktion

Tekniker som solpaneler , vindkraftverk och andra förnybara energikällor – tillsammans med smarta nät , mikronät, batterilagring – kan automatisera kraftproduktionen.

Jordbruksproduktion

Huvudartikel: Jordbruk

Många jordbruksverksamheter är automatiserade med maskiner och utrustning för att förbättra deras diagnos, beslutsfattande och/eller prestanda. Jordbruksautomation kan avlasta jordbruksarbetets slit, förbättra aktualiteten och precisionen i jordbruksverksamheten, höja produktiviteten och resursanvändningseffektiviteten, bygga motståndskraft och förbättra livsmedelskvalitet och säkerhet. Ökad produktivitet kan frigöra arbetskraft, vilket gör att jordbrukshushållen kan tillbringa mer tid någon annanstans.

Den tekniska utvecklingen inom jordbruket har resulterat i progressiva övergångar till digital utrustning och robotik. Motoriserad mekanisering som använder motorkraft automatiserar prestanda för jordbruksoperationer som plöjning och mjölkning. Med digital automationsteknik blir det också möjligt att automatisera diagnostik och beslutsfattande av jordbruksverksamhet. Till exempel kan autonoma grödarobotar skörda och så grödor, medan drönare kan samla information för att hjälpa till att automatisera inmatningsapplikationen. Precisionsjordbruk använder ofta sådana automationstekniker

Den motoriserade mekaniseringen har generellt ökat de senaste åren. Afrika söder om Sahara är den enda region där antagandet av motoriserad mekanisering har avstannat under de senaste decennierna.

Automationsteknik används i allt större utsträckning för att hantera boskap, även om bevis för adoption saknas. Den globala försäljningen av automatiska mjölkningssystem har ökat under de senaste åren, men antagandet är troligen mestadels i norra Europa, och förmodligen nästan frånvarande i låg- och medelinkomstländer. Automatiserade utfodringsmaskiner för både kor och fjäderfä finns också, men data och bevis om deras adoptionstrender och drivkrafter är likaså knappa.

Detaljhandeln

Huvudartikel: Automatiserad detaljhandel

Många stormarknader och även mindre butiker introducerar snabbt system för självutcheckning, vilket minskar behovet av att anställa kassapersonal. I USA sysselsätter detaljhandeln 15,9 miljoner människor från och med 2017 (cirka 1 av 9 amerikaner i arbetsstyrkan). Globalt sett kan uppskattningsvis 192 miljoner arbetare påverkas av automatisering enligt forskning från Eurasia Group .

En läskautomat i Japan, ett exempel på automatiserad detaljhandel

Onlineshopping kan betraktas som en form av automatiserad detaljhandel eftersom betalning och utcheckning sker genom ett automatiserat transaktionshanteringssystem online , där andelen onlinehandelsredovisning hoppade från 5,1 % 2011 till 8,3 % 2016. [ Redigering behövs ] Men två -Tredjedelar av böcker, musik och filmer köps nu online. Dessutom kan automatisering och onlinehandel minska efterfrågan på köpcentra och butiksfastigheter, som i USA för närvarande beräknas stå för 31 % av all kommersiell fastighet eller cirka 7 miljarder kvadratmeter (650 miljoner kvadratmeter). Amazon har fått en stor del av tillväxten under de senaste åren för online-shopping och svarade för hälften av tillväxten inom online-detaljhandeln under 2016. Andra former av automatisering kan också vara en integrerad del av online-shopping, till exempel implementering av automatiserad lagerrobotik som t.ex. som tillämpas av Amazon med hjälp av Kiva Systems .

Mat och dryck

Huvudartikel: Automatiserad restaurang
KUKA industrirobotar som används på ett bageri för livsmedelsproduktion

Livsmedelshandeln har börjat tillämpa automatisering i beställningsprocessen; McDonald's har introducerat beställnings- och betalningssystem med pekskärm i många av sina restauranger, vilket minskar behovet av lika många kassaanställda. University of Texas i Austin har infört helautomatiska kafébutiker. Vissa kaféer och restauranger har använt " appar " för mobil och surfplatta för att göra beställningsprocessen mer effektiv genom att kunder beställer och betalar på sin enhet. Vissa restauranger har automatiserad matleverans till kunders bord med hjälp av ett transportbandssystem . Användningen av robotar används ibland för att ersätta väntande personal .

Konstruktion

Huvudartikel: Automation i konstruktion

Automation inom konstruktion är kombinationen av metoder, processer och system som möjliggör större maskinautonomi i konstruktionsaktiviteter. Konstruktionsautomation kan ha flera mål, inklusive men inte begränsat till att minska på arbetsplatsen , minska tiderna för slutförande av aktiviteter och hjälpa till med kvalitetskontroll och kvalitetssäkring .

Brytning

Huvudartikel: Automatiserad gruvdrift

Automatiserad gruvdrift innebär att mänsklig arbetskraft tas bort från gruvprocessen . Gruvindustrin befinner sig för närvarande i övergången till automatisering . För närvarande kan det fortfarande kräva en stor mängd mänskligt kapital , särskilt i tredje världen där arbetskostnaderna är låga så det finns mindre incitament för att öka effektiviteten genom automatisering.

Videoövervakning

Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ) startade forskning och utveckling av automatiserad visuell övervakning och övervakning (VSAM) program, mellan 1997 och 1999, och luftburen videoövervakning (AVS) program, från 1998 till 2002. För närvarande finns det ett stort ansträngningar pågår i visiongemenskapen för att utveckla ett helautomatiskt spårningsövervakningssystem . Automatiserad videoövervakning övervakar människor och fordon i realtid i en hektisk miljö. Befintliga automatiserade övervakningssystem är baserade på den miljö de i första hand är utformade för att observera, dvs inomhus, utomhus eller luftburet, antalet sensorer som det automatiserade systemet kan hantera och rörligheten hos sensorer, dvs stationär kamera vs mobilkamera. Syftet med ett övervakningssystem är att registrera egenskaper och banor för objekt i ett visst område, generera varningar eller meddela utsedda myndigheter vid inträffande av särskilda händelser.

Motorvägssystem

Huvudartiklar: Automatiserade motorvägssystem och fordonsautomation

I takt med att kraven på säkerhet och mobilitet har vuxit och de tekniska möjligheterna mångdubblats har intresset för automation växt. För att påskynda utvecklingen och introduktionen av helautomatiska fordon och motorvägar godkände den amerikanska kongressen mer än 650 miljoner dollar under sex år för intelligenta transportsystem (ITS) och demonstrationsprojekt i 1991 års Intermodal Surface Transportation Efficiency Act (ISTEA). Kongressen lagstiftade i ISTEA att:

Transportministern ska utveckla en automatiserad motorvägs- och fordonsprototyp från vilken framtida helautomatiska intelligenta fordonsmotorvägssystem kan utvecklas . Sådan utveckling ska innefatta forskning i mänskliga faktorer för att säkerställa framgången för förhållandet människa-maskin. Målet med detta program är att ha den första helautomatiska motorvägen eller en automatiserad testbana i drift senast 1997. Detta system ska rymma installation av utrustning i nya och befintliga motorfordon.

Full automation definieras vanligtvis som att den inte kräver någon kontroll eller mycket begränsad kontroll av föraren; sådan automatisering skulle åstadkommas genom en kombination av sensor-, dator- och kommunikationssystem i fordon och längs vägen. Helt automatiserad körning skulle i teorin möjliggöra närmare fordonsavstånd och högre hastigheter, vilket skulle kunna öka trafikkapaciteten på platser där ytterligare vägbyggen är fysiskt omöjlig, politiskt oacceptabel eller oöverkomligt dyr. Automatiserade kontroller kan också förbättra trafiksäkerheten genom att minska risken för förarfel, vilket orsakar en stor del av motorfordonsolyckor. Andra potentiella fördelar inkluderar förbättrad luftkvalitet (som ett resultat av effektivare trafikflöden), ökad bränsleekonomi och spin-off-teknologier som genereras under forskning och utveckling relaterad till automatiserade motorvägssystem.

Avfallshantering

Automatiserad sidolastardrift

Automatiserade sophämtningsbilar förhindrar behovet av lika många arbetare och minskar också den arbetskraft som krävs för att tillhandahålla tjänsten.

Affärsprocess

Huvudartikel: Automatisering av affärsprocesser

Business Process Automation (BPA) är den teknikbaserade automatiseringen av komplexa affärsprocesser . Det kan hjälpa till att effektivisera en verksamhet för enkelhet, uppnå digital transformation , öka tjänstekvaliteten , förbättra tjänsteleveransen eller begränsa kostnader. BPA består av att integrera applikationer, omstrukturera arbetskraftsresurser och använda mjukvaruapplikationer i hela organisationen. Robotprocessautomation (RPA; eller RPAAI för självstyrd RPA 2.0) är ett framväxande område inom BPA och använder AI. BPA:er kan implementeras i ett antal affärsområden inklusive marknadsföring, försäljning och arbetsflöde.

Hem

Huvudartikel: Hemautomation

Hemautomation (även kallad domotik ) betecknar en framväxande praxis av ökad automatisering av hushållsapparater och funktioner i bostäder, särskilt genom elektroniska medel som tillåter saker som är ogenomförbara, alltför dyra eller helt enkelt inte möjliga under de senaste decennierna. Ökningen av användningen av hemautomationslösningar har tagit en vändning och återspeglar människors ökade beroende av sådana automationslösningar. Den ökade komforten som tillförs genom dessa automationslösningar är dock anmärkningsvärd.

Laboratorium

Huvudartikel: Laboratorieautomation
Automated laboratory instrument
Automatiserat laboratorieinstrument

Automatisering är avgörande för många vetenskapliga och kliniska tillämpningar. Därför har automatisering använts i stor utsträckning i laboratorier. Redan 1980 har helautomatiska laboratorier redan varit igång. Men automatisering har inte blivit utbredd i laboratorier på grund av dess höga kostnad. Detta kan förändras med möjligheten att integrera billiga enheter med standardlaboratorieutrustning. Autosamplare är vanliga enheter som används inom laboratorieautomation.

Logistikautomation

Huvudartikel: Logistikautomation

Logistikautomation är tillämpningen av datorprogram eller automatiserade maskiner för att förbättra effektiviteten i logistikverksamheten . Vanligtvis hänvisar detta till verksamhet inom ett lager eller distributionscenter , med bredare uppgifter som utförs av system för supply chain engineering och affärsresursplaneringssystem .

Industriell automation

Se även: Byggnadsautomation och Laboratorieautomation

Industriell automation handlar främst om automatisering av tillverkning , kvalitetskontroll och materialhanteringsprocesser . Allmänna styrenheter för industriella processer inkluderar programmerbara logiska styrenheter , fristående I/O-moduler och datorer. Industriell automation är att ersätta det mänskliga agerandet och manuella kommando-svarsaktiviteter med användning av mekaniserad utrustning och logiska programmeringskommandon. En trend är ökad användning av maskinseende för att tillhandahålla automatiska inspektions- och robotstyrningsfunktioner, en annan är en fortsatt ökning av användningen av robotar. Industriell automation krävs helt enkelt i industrier.

Energieffektivitet i industriella processer har blivit en högre prioritet. Halvledarföretag som Infineon Technologies erbjuder 8-bitars mikrokontrollerapplikationer som till exempel finns i motorkontroller , allmänna pumpar, fläktar och elcyklar för att minska energiförbrukningen och därmed öka effektiviteten.

Industriell automation och industri 4.0

Se även: Arbete 4.0

Framväxten av industriell automation är direkt kopplad till den " fjärde industriella revolutionen ", som nu är mer känd som Industry 4.0. Industry 4.0 kommer från Tyskland och omfattar många enheter, koncept och maskiner, såväl som utvecklingen av det industriella internet of things (IIoT). Ett " Internet of Things är en sömlös integration av olika fysiska objekt på Internet genom en virtuell representation." Dessa nya revolutionerande framsteg har uppmärksammat automationsvärlden i ett helt nytt ljus och visat hur den kan växa för att öka produktiviteten och effektiviteten i maskiner och tillverkningsanläggningar. Industry 4.0 arbetar med IIoT och mjukvara/hårdvara för att ansluta på ett sätt som (genom kommunikationsteknik ) lägger till förbättringar och förbättrar tillverkningsprocesser. Att kunna skapa smartare, säkrare och mer avancerad tillverkning är nu möjligt med dessa nya teknologier. Det öppnar upp en tillverkningsplattform som är mer pålitlig, konsekvent och effektiv än tidigare. Implementering av system som SCADA är ett exempel på mjukvara som idag sker inom Industrial Automation. SCADA är en programvara för övervakningsdatainsamling, bara en av de många som används inom industriell automation. Industry 4.0 täcker i hög grad många områden inom tillverkning och kommer att fortsätta att göra det med tiden.

Industriell robotik

Large automated milling machines inside a big warehouse-style lab room
Automatiserade fräsmaskiner

Industriell robotik är en underbransch inom industriell automation som hjälper till i olika tillverkningsprocesser. Sådana tillverkningsprocesser inkluderar bearbetning, svetsning, målning, montering och materialhantering för att nämna några. Industrirobotar använder olika mekaniska, elektriska såväl som mjukvarusystem för att möjliggöra hög precision, noggrannhet och hastighet som vida överstiger alla mänskliga prestationer. Födelsen av industrirobotar kom strax efter andra världskriget då USA såg behovet av ett snabbare sätt att producera industri- och konsumentvaror. Servon, digital logik och solid-state elektronik gjorde det möjligt för ingenjörer att bygga bättre och snabbare system och med tiden har dessa system förbättrats och reviderats till den punkt där en enda robot kan köra 24 timmar om dygnet med lite eller inget underhåll. 1997 användes 700 000 industrirobotar, antalet har stigit till 1,8 miljoner 2017. Under de senaste åren har AI med robotik också använts för att skapa en automatisk märkningslösning, med robotarmar som den automatiska etikettapplikatorn och AI för inlärning och upptäcka de produkter som ska märkas.

Programmerbara logiska styrenheter

Industriell automation införlivar programmerbara logiska styrenheter i tillverkningsprocessen. Programmerbara logiska styrenheter (PLC) använder ett bearbetningssystem som möjliggör variation av kontroller av ingångar och utgångar med hjälp av enkel programmering. PLC:er använder sig av programmerbart minne, lagrar instruktioner och funktioner som logik, sekvensering, timing, räkning, etc. Med hjälp av ett logikbaserat språk kan en PLC ta emot en mängd olika ingångar och returnera en mängd olika logiska utgångar, inmatningsenheterna är sensorer och utgångsenheter är motorer, ventiler etc. PLC:er liknar datorer, men medan datorer är optimerade för beräkningar, är PLC:er optimerade för styruppgifter och användning i industriella miljöer. De är byggda så att endast grundläggande logikbaserad programmeringskunskap behövs och för att hantera vibrationer, höga temperaturer, luftfuktighet och buller. Den största fördelen med PLC:er är deras flexibilitet. Med samma grundläggande styrenheter kan en PLC styra en rad olika styrsystem. PLC:er gör det onödigt att koppla om ett system för att ändra styrsystemet. Denna flexibilitet leder till ett kostnadseffektivt system för komplexa och varierade styrsystem.

PLC:er kan sträcka sig från små "byggstens"-enheter med tiotals I/O i ett hus som är integrerat med processorn, till stora rackmonterade modulära enheter med ett antal tusentals I/O, och som ofta är nätverksanslutna till andra PLC- och SCADA- system.

De kan utformas för flera arrangemang av digitala och analoga ingångar och utgångar (I/O), utökade temperaturområden, immunitet mot elektriskt brus och motstånd mot vibrationer och stötar. Program för att styra maskinens drift lagras vanligtvis i batteribackat eller icke-flyktigt minne .

Det var från bilindustrin i USA som PLC föddes. Innan PLC:n bestod styr-, sekvenserings- och säkerhetsförreglingslogik för tillverkning av bilar huvudsakligen av reläer , kamtimer , trumsekvenserare och dedikerade styrenheter med sluten slinga. Eftersom dessa kan uppgå till hundratals eller till och med tusentals, var processen för att uppdatera sådana anläggningar för den årliga modellbytet mycket tidskrävande och dyr, eftersom elektriker behövde koppla om reläerna individuellt för att ändra deras funktionsegenskaper.

När digitala datorer blev tillgängliga, eftersom de var programmerbara enheter för allmänt bruk, användes de snart för att styra sekventiell och kombinatorisk logik i industriella processer. Dessa tidiga datorer krävde dock specialiserade programmerare och strikt driftsmiljökontroll för temperatur, renhet och strömkvalitet. För att möta dessa utmaningar utvecklades PLC:n med flera nyckelegenskaper. Det skulle tolerera miljön på verkstadsgolvet, det skulle stödja diskret (bit-form) inmatning och utmatning på ett lätt utbyggbart sätt, det skulle inte kräva flera års utbildning att använda och det skulle tillåta att dess funktion övervakas. Eftersom många industriella processer har tidsskalor som lätt kan hanteras av millisekunders svarstider, underlättar modern (snabb, liten, pålitlig) elektronik att bygga tillförlitliga styrenheter, och prestanda kan bytas ut mot tillförlitlighet.

Agentassisterad automatisering

Huvudartikel: Agentassisterad automation

Agentassisterad automation avser automatisering som används av callcenteragenter för att hantera kundförfrågningar. Den viktigaste fördelen med agentassisterad automatisering är efterlevnad och felsäkring. Agenter är ibland inte fullt utbildade eller de glömmer eller ignorerar viktiga steg i processen. Användningen av automation säkerställer att det som är tänkt att hända på samtalet faktiskt gör det, varje gång. Det finns två grundläggande typer: skrivbordsautomation och automatiserade röstlösningar.

Desktopautomation hänvisar till mjukvaruprogrammering som gör det lättare för callcenteragenten att arbeta med flera skrivbordsverktyg. Automatiseringen skulle ta informationen som skrivs in i ett verktyg och fylla den över de andra så att den inte behövde matas in mer än en gång, till exempel.

Automatiserade röstlösningar gör att agenterna kan vara kvar på linjen medan avslöjanden och annan viktig information ges till kunderna i form av förinspelade ljudfiler. Specialiserade tillämpningar av dessa automatiserade röstlösningar gör det möjligt för agenterna att behandla kreditkort utan att någonsin se eller höra kreditkortsnumren eller CVV-koderna .

Se även

Citat

Källor

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Automation&oldid=1140921359 "