Автоматизация технологических процессов и производств – совокупность методов и средств, при которых процесс или производство протекает согласно технологии без воздействия человека.
Результатом автоматизации является создание аппаратно-программного комплекса, способного самостоятельно управлять технологическим процессом.
По уровню она делится на:
- частичную;
- комплексную;
- полную.
Частичная получила применение в пищевой, швейной, химической промышленности, машиностроении. К примеру, фасовка, упаковка сыпучих продуктов. Примером комплексной автоматизации может служить электростанция. Полная встречается в ядерной энергетике, но человек все-таки контролирует ситуацию, при необходимости вмешивается.
Главными целями автоматизации технологических процессов и производств являются сокращение затрат, количества персонала, повышение количества и уровня качества промышленной и сельскохозяйственной продукции, повышение безопасности, экономичности производства.
Автоматизация производств – понятие, касающееся в основном вещественного производства.
Немного истории
Облегчение физического труда происходило за счет применения механизации. История создания первых подобий автоматов уходит вглубь веков. В условиях мелких мастерских и единичного производства автоматика распространения не получила. С началом промышленной революции началось развитие механизации и автоматизации производств. Автоматика сказалась на прядильном, швейном, ткацком производстве, а также предприятиях машиностроения. С изобретением паровой машины, появилась возможность непрерывно подавать механическую энергию на станки и другое промышленное оборудование.
В последней трети девятнадцатого века развитие железных дорог вызвало необходимость автоматизации устройств обеспечения безопасности на транспорте. Были созданы приборы и оборудование автоматики, контролирующие и фиксирующие скорость поезда, определяющие место нахождения, время стоянки, прибытия и отправления. Сейчас уровень автоматизации движения поездов достиг почти 100%.
Изобретение средств управления напряжением электродвигателей в начале двадцатого века позволило применять их в производстве. Благодаря этому стала возможной автоматизация станков и оборудования.
АСУ ТП в Советском Союзе
В СССР механизация и автоматизация производственных процессов и управления стала внедряться во времена первых пятилеток, когда проходила модернизация машиностроительных предприятий страны. Сначала в машиностроительных НИИ, затем в швейной, пищевой промышленности были созданы лаборатории автоматики. Программа развития автоматизации производственных процессов в пятидесятые годы прошлого века предполагала автоматизацию производства на заводах тяжелого машиностроения и стопроцентную автоматизацию гидроэлектростанций.
Почти вся сталь и чугун выплавлялись в производствах с полной автоматизацией технологии плавки. Машиностроительные заводы стали активно применять средства автоматизации. При строительстве нефтяных трубопроводов используется автоматическое сварочное оборудование высокого уровня. Повысилась механизация сельскохозяйственной отрасли. Запустили автоматизированные прокатные станы. Заработали автоматические линии на предприятиях нефтегазовой и химической отрасли. Пищевая и легкая индустрия получила автоматизированные линии по производству продуктов, фасовочные и упаковочные автоматы, автомобилестроение – сварочные автоматы.
Развитие электроники, внедрение микрочипов позволило в машиностроительной отрасли применить станки с ЧПУ. В химических производствах началось активное применение телеметрических систем.
Влияние информатики и компьютеризации
Унификация, стандартизация производства значительно повысила уровень автоматизации. Формализация знаний, информационных потоков привело к созданию автоматизированных линий и систем управления предприятиями и целыми отраслями промышленности. Сельскохозяйственные предприятия стали использовать современные компьютеры. Грибные технологии сначала использовали исключительно ручной труд. Но затем автоматизация проникла в грибные плантации голландцев и разошлась по всему миру. Сначала искусственный грибной дождь, потом полная автоматизация грибного дела.
Сложнее всего автоматика проникала туда, где трудно было формализовать входные параметры или влияющих факторов было так много, что невозможно было создать адекватную математическую модель. Наличие эффективных алгоритмов обработки и управляющих воздействий оказалось недостаточным для нормального функционирования систем из-за недостаточной вычислительной мощности управляющего блока.
С развитием компьютерных и информационных технологий все изменилось, резко повысилась автоматизация технологических процессов и производств. Микропроцессорная техника и программное обеспечение позволило спроектировать полностью автоматические линии производящие сложные устройства. Достижения химической науки, новые энергоемкие аккумуляторы, обеспечили создание автономных роботизированных комплексов способных работать в условиях недоступных прежде человеку.
Автоматизация производственных процессов приводит к дальнейшему замещению человека в промышленном производстве. В пятидесятые годы прошлого века были созданы полностью автоматические предприятия по изготовлению и производству различных деталей машин. В швейном, пищевом производстве появились полностью автоматические станки. Развитие сварочных технологий привело к созданию сварочных автоматов высокой точности и производительности.
Человеку остается все меньше пространства в производственной сфере, его работа заключается только в наблюдении, устранении поломок механизмов, наладке приборов и станков.
Роботизация
Компьютерная и информационная революция, произошедшая в последние двадцать лет, создала новые условия для автоматизации производства. Больше всего это проявляется в военной области. Управление авиацией военно-морским флотом и сухопутными войсками осуществляется посредством автоматизированных комплексов управления войсками.
Западные страны проводят работы по полной автоматизации автотранспорта. В пилотном режиме пять лет по дорогам ездят машины без водителей. В двадцатые годы планируется официальный выпуск беспилотных автомобилей на трассы.
Автоматизация производства и технологии в сельскохозяйственной отрасли затруднена из-за невозможности формализовать факторы, влияющие на конечный результат. Радикальное средство нашли японские ученые. В ближайшие годы на поля Японии выйдут 100 тысяч роботов, способных заменить фермеров. Созданию сельскохозяйственных роботов способствовало возросшее быстродействие микропроцессоров. Они достигли производительности в миллиарды операций с плавающей запятой в секунду. Чипы памяти по объему доходят до сотен гигабайт. Активно развиваются системы искусственного интеллекта. Усовершенствование сенсоров, микроконтроллеров позволило создать новое поколение роботов, способных выполнять доселе непосильные для них задачи. Спроектированы роботы андроидного типа, с человеческой мимикой и речью. Разработаны нанороботы, получившие применение в медицине, фармакологии. Безлюдные производства завоевывают мир.
Автоматизация используется во всех сферах жизни человека. Процесс производства электроэнергии идет без вмешательства человека. Полностью автоматизированы услуги связи, банковская деятельность, работа систем безопасности и видеонаблюдения. Управление светофорами и контроль нарушений правил дорожного движения происходят в автоматическом режиме.
В ближайшие десятилетия человечество перейдет к полностью автоматическому машиностроению, когда роботы будут производить роботов. Хомо сапиенсу останется только сервис, творческая деятельность, которую пока не удается формализовать.
