Sistema macchina prodotto: caratteristiche ed esempi
Il sistema di macchine prodotto è l'uso della tecnologia attraverso cui viene eseguito un processo o una procedura con l'assistenza umana minima. È anche noto come controllo automatico.
Numerosi sistemi di controllo gestiscono apparecchiature quali processi in fabbriche, macchinari, collegamento a reti telefoniche, caldaie e fornaci per trattamento termico, stabilizzazione e governo di navi, aerei e altri veicoli e applicazioni con un intervento umano minimo o ridotto.
Il sistema della macchina prodotto copre applicazioni che vanno da un termostato domestico che controlla una caldaia, a un grande sistema di controllo industriale con decine di migliaia di misurazioni di ingresso e segnali di controllo di uscita.
Per quanto riguarda la complessità del controllo, può variare da un semplice controllo on / off ad algoritmi multi-variabili di alto livello.
Questo sistema è stato realizzato con vari mezzi, come unità pneumatiche, idrauliche, meccaniche, elettroniche, elettriche e informatiche, generalmente combinate tra loro.
I sistemi complessi, come si vedono nelle fabbriche, negli aerei e nelle navi recenti, spesso usano combinate tutte queste tecniche.
lineamenti
I sistemi di macchine di prodotto flessibili e precisi sono fondamentali per la redditività delle operazioni di lavorazione e produzione.
Lo sviluppo di applicazioni per monitorare e controllare gli impianti può essere difficile, perché testare le applicazioni negli impianti reali è costoso e pericoloso. I progettisti di sistemi spesso fanno affidamento sulla simulazione per convalidare le loro soluzioni prima dell'implementazione.
I moderni sistemi di controllo distribuiti offrono funzioni avanzate di controllo e controllo. L'integrazione di controllo e informazioni in tutta l'azienda consente alle industrie di ottimizzare le operazioni dei processi industriali.
Possono anche essere gestiti con semplici controlli di qualità. Tuttavia, al momento, non tutte le attività possono essere automatizzate e alcune attività sono più costose da automatizzare rispetto ad altre.
Le macchine possono eseguire attività che vengono eseguite in ambienti pericolosi o che vanno oltre le capacità umane, in quanto possono funzionare anche a temperature estreme o in atmosfere radioattive o tossiche.
vantaggio
- Prestazioni o produttività più elevate.
- Miglioramento della qualità o maggiore prevedibilità della qualità.
- Miglioramento della coerenza e della robustezza dei processi o dei prodotti.
- Maggiore coerenza dei risultati.
- Riduzione dei costi e dei costi diretti del lavoro umano.
- L'installazione nelle operazioni riduce il tempo di ciclo.
- È possibile completare attività in cui è richiesto un alto grado di precisione.
- Sostituisce gli operatori umani in attività che implicano un lavoro fisico forte o monotono. Ad esempio, utilizzare un carrello elevatore con un solo guidatore anziché una squadra di più lavoratori per sollevare un oggetto pesante, riducendo alcune lesioni professionali. Ad esempio, meno il dorso è teso sollevando oggetti pesanti.
- Sostituisce gli umani in attività eseguite in ambienti pericolosi, come incendi, spazio, vulcani, impianti nucleari, sott'acqua, ecc.
- Esegue compiti che vanno oltre le capacità umane di dimensioni, peso, velocità, resistenza, ecc.
- Riduce significativamente i tempi operativi e il tempo di gestione del lavoro.
- Libera i lavoratori ad assumere altri ruoli. Fornisce lavori di livello superiore nello sviluppo, implementazione, manutenzione ed esecuzione dei sistemi di macchine prodotto.
svantaggi
Alcuni studi sembrano indicare che il sistema macchina-prodotto potrebbe imporre effetti dannosi oltre le preoccupazioni operative. Ad esempio, lo spostamento di lavoratori a causa della perdita generale di posti di lavoro.
- Possibili minacce o vulnerabilità della sicurezza perché esiste una maggiore suscettibilità relativa agli errori di commit.
- Costi di sviluppo imprevedibili o eccessivi.
- I costi iniziali per l'installazione della macchina nella configurazione di una fabbrica sono elevati e il mancato mantenimento del sistema può causare la perdita del prodotto stesso.
- Porta a maggiori danni ambientali e potrebbe aggravare il cambiamento climatico.
Esempi
Una tendenza è l'aumento dell'uso della visione artificiale per fornire funzioni di ispezione automatica e guida del robot. Un altro è il continuo aumento nell'uso dei robot.
Robotica industriale
È un ramo secondario nel sistema del prodotto della macchina, che supporta diversi processi di produzione. Tali processi di produzione comprendono la saldatura, la lavorazione, la verniciatura, la movimentazione e il montaggio dei materiali, tra gli altri.
I robot industriali utilizzano una varietà di software, sistemi elettrici e meccanici che consentono alta velocità e precisione, superando di gran lunga qualsiasi prestazione umana.
La nascita del robot industriale avvenne poco dopo la seconda guerra mondiale, quando gli Stati Uniti videro la necessità di un modo più rapido per produrre beni industriali e di consumo.
La logica digitale e l'elettronica a stato solido hanno consentito agli ingegneri di costruire sistemi migliori e più veloci. Questi sistemi sono stati rivisti e migliorati fino a quando un singolo robot è in grado di funzionare con poca o nessuna manutenzione 24 ore al giorno.
Per questi motivi, nel 1997 erano operativi circa 700.000 robot industriali e nel 2017 l'importo è salito a 1, 8 milioni.
Negli ultimi anni, l'intelligenza artificiale è stata utilizzata anche con la robotica per creare una soluzione di etichettatura automatica, utilizzando armi robotiche simili. applicatore automatico di etichette e intelligenza artificiale per apprendere e rilevare i prodotti da etichettare.
Controllori logici programmabili
Il sistema della macchina prodotto coinvolgeva controllori logici programmabili (PLC) nel processo di produzione.
Hanno un sistema processore che consente la variazione dei controlli degli ingressi e delle uscite utilizzando una semplice programmazione.
I PLC utilizzano la memoria programmabile, memorizzando istruzioni e funzioni come sequenziamento, temporizzazione, conteggio, ecc.
Attraverso un linguaggio logico, un PLC può assumere una varietà di input e restituire una varietà di output logici. Le unità di ingresso sono sensori e le unità di uscita sono valvole, motori, ecc.
I PLC sono analoghi ai computer. Tuttavia, i computer sono ottimizzati per i calcoli, mentre i PLC sono perfetti per l'uso in ambienti industriali e per attività di controllo.
Sono costruiti in modo tale che sia necessaria solo una conoscenza elementare della programmazione logica e la gestione di vibrazioni, rumore, umidità e alte temperature.
Il vantaggio principale offerto dai PLC è la loro flessibilità. Pertanto, con gli stessi controller di base, un PLC può gestire un'ampia varietà di sistemi di controllo.
Non è più necessario dover collegare di nuovo un sistema per modificare il sistema di controllo. Questa funzione genera un sistema economico per sistemi di controllo complessi.
