Otomasi industri: sejarah, karakteristik, jenis dan aplikasi
Otomasi industri adalah teknologi yang digunakan, melalui sistem kontrol seperti komputer, robot, dan teknologi informasi, untuk memungkinkan operasi otomatis berbagai mesin dan proses dalam suatu industri, tanpa memerlukan operator manusia.
Ini berusaha untuk menggantikan pengambilan keputusan manusia dan kegiatan respon perintah manual dengan penggunaan peralatan mekanis dan perintah pemrograman logis.
Sebelumnya, tujuan otomasi adalah untuk meningkatkan produktivitas, karena sistem otomatis dapat beroperasi 24 jam sehari, dan mengurangi biaya yang terkait dengan operator manusia, seperti gaji dan tunjangan.
Otomatisasi ini telah dicapai dengan berbagai cara, seperti perangkat mekanis, hidrolik, pneumatik, listrik, elektronik dan komputer, yang umumnya dikombinasikan satu sama lain.
Di antara pengontrol tujuan umum untuk proses industri adalah: pengontrol logika yang dapat diprogram, modul I / O independen dan komputer.
Situasi saat ini
Baru-baru ini, otomatisasi industri telah menemukan peningkatan penerimaan oleh berbagai jenis industri, karena manfaatnya yang sangat besar dalam proses pembuatan, seperti peningkatan produktivitas, kualitas, fleksibilitas, dan keamanan dengan biaya rendah.
Ini juga memiliki manfaat dalam penghematan tenaga kerja, dalam biaya listrik dan biaya material, serta akurasi pengukuran yang lebih besar.
Tren penting adalah penggunaan penglihatan artifisial yang lebih besar untuk menyediakan fungsi inspeksi otomatis. Tren lain adalah peningkatan terus menerus dalam penggunaan robot.
Efisiensi energi dalam proses industri kini telah menjadi salah satu prioritas tertinggi.
Sebagai contoh, perusahaan semikonduktor menawarkan aplikasi mikrokontroler 8-bit, yang ditemukan pada kontrol motor dan pompa tujuan umum, untuk mengurangi konsumsi daya dan dengan demikian meningkatkan efisiensi.
Laporan Pembangunan Dunia Bank Dunia 2018 menunjukkan bukti bahwa meskipun otomasi industri menggantikan pekerja, inovasi menciptakan industri dan pekerjaan baru.
Sejarah
Sejak awal, otomasi industri telah membuat langkah besar di antara kegiatan yang sebelumnya dilakukan secara manual.
Revolusi Industri
Pengenalan mesin pertama dan mesin uap menciptakan persyaratan baru untuk sistem kontrol otomatis, seperti pengatur suhu dan pengatur tekanan.
Pada tahun 1771 pabrik pemintalan otomatis pertama sepenuhnya ditemukan, ditenagai oleh tenaga hidrolik. Pada tahun 1785 sebuah pabrik tepung otomatis dikembangkan, menjadi proses industri yang sepenuhnya otomatis pertama.
Ford Motor
Pada tahun 1913, Ford Motor Company memperkenalkan jalur perakitan untuk produksi mobil yang dianggap sebagai salah satu jenis otomatisasi perintis di industri manufaktur.
Sebelum itu, sebuah mobil dibangun oleh tim pekerja yang terampil dan tidak terampil. Otomatisasi produksi meningkatkan tingkat produksi Ford dan meningkatkan laba.
Jalur perakitan dan produksi massal mobil adalah yang pertama dari jenisnya di seluruh dunia. Mengurangi waktu perakitan mobil dari 12 jam per mobil menjadi sekitar satu setengah jam.
Kemajuan di abad ke-20
Ruang kontrol menjadi umum pada tahun 1920. Hingga awal 1930-an, kontrol proses hanya on / off.
Pada 1930-an, pengendali mulai diperkenalkan, dengan kapasitas untuk membuat perubahan yang dihitung sebagai respons terhadap penyimpangan dari angka kontrol.
Ruang kontrol menggunakan lampu berwarna kode untuk mengirim sinyal ke pekerja pabrik untuk membuat perubahan tertentu secara manual.
Selama tahun 1930-an, Jepang adalah pemimpin dalam pengembangan komponen. Sakelar mikro pertama, relay perlindungan, dan timer listrik presisi tinggi dikembangkan.
Pada tahun 1945, Jepang memulai program rekonstruksi industri. Program ini didasarkan pada teknologi baru, tidak seperti metode kuno yang digunakan seluruh dunia.
Jepang menjadi pemimpin dunia dalam otomasi industri. Perusahaan mobil seperti Honda, Toyota dan Nissan dapat menghasilkan banyak mobil yang andal dan berkualitas tinggi.
Fitur
Mekanisasi adalah operasi manual dari tugas menggunakan mesin bermotor, tetapi tergantung pada pengambilan keputusan manusia.
Otomasi merupakan langkah tambahan untuk mekanisasi, karena menggantikan partisipasi manusia dengan penggunaan perintah pemrograman logika dan mesin yang kuat.
Biaya operasi lebih rendah
Dengan otomasi industri, biaya liburan, perawatan medis dan bonus yang terkait dengan pekerja manusia dihilangkan. Demikian juga, tidak memerlukan tunjangan lain yang dimiliki karyawan, seperti jaminan pensiun, bonus, dll.
Meskipun ini terkait dengan biaya awal yang tinggi, itu menghemat gaji bulanan pekerja, yang mengarah pada penghematan besar bagi perusahaan.
Biaya pemeliharaan yang terkait dengan peralatan yang digunakan untuk otomasi industri lebih rendah, karena biasanya tidak rusak. Jika gagal, hanya teknisi komputer dan pemeliharaan yang harus memperbaikinya.
Produktivitas tinggi
Sementara banyak perusahaan merekrut ratusan karyawan untuk menjalankan pabrik tiga shift selama maksimal 24 jam, masih harus ditutup untuk liburan dan pemeliharaan.
Otomasi industri memenuhi tujuan perusahaan, memungkinkan pabrik untuk beroperasi selama 24 jam sehari, 7 hari seminggu dan 365 hari setahun. Ini membawa peningkatan signifikan dalam produktivitas organisasi.
Kualitas tinggi
Otomasi meredakan kesalahan yang terkait dengan manusia. Selain itu, robot tidak memiliki jenis kelelahan, menghasilkan produk dengan kualitas seragam, bahkan memproduksi pada waktu yang berbeda.
Fleksibilitas tinggi
Jika tugas baru ditambahkan ke jalur perakitan, itu akan diperlukan untuk operator manusia dari suatu pelatihan.
Di sisi lain, robot dapat diprogram untuk melakukan segala jenis pekerjaan. Ini membuat proses pembuatan lebih fleksibel.
Akurasi informasi yang tinggi
Data otomatis yang dikumpulkan memungkinkan analisis informasi pabrikan utama, dengan akurasi data ini, sehingga mengurangi biaya kompilasi.
Ini memungkinkan pengambilan keputusan yang benar ketika mencoba memperbaiki proses dan mengurangi pemborosan.
Keamanan tinggi
Otomasi industri dapat membuat jalur produksi aman bagi pekerja, dengan mengerahkan robot untuk bermanuver dalam situasi berbahaya.
Biaya awal yang tinggi
Investasi awal yang terkait dengan perubahan dari jalur produksi manusia ke jalur otomatis sangat tinggi.
Selain itu, melatih karyawan untuk menangani peralatan baru yang canggih ini membutuhkan biaya besar.
Jenis
Otomatisasi tetap
Ini digunakan untuk melakukan operasi berulang dan tetap untuk mencapai tingkat produksi yang tinggi.
Ini menggunakan peralatan tujuan khusus untuk mengotomatiskan proses urutan tetap atau operasi perakitan. Urutan operasi ditentukan oleh konfigurasi peralatan.
Perintah yang diprogram terdapat dalam mesin dalam bentuk roda gigi, kabel dan perangkat keras lainnya yang tidak dapat dengan mudah diubah dari satu produk ke produk lainnya.
Bentuk otomatisasi ini ditandai dengan investasi awal yang tinggi dan tingkat produksi yang tinggi. Karena itu, sangat cocok untuk produk yang dibuat dalam volume besar.
Otomasi yang dapat diprogram
Ini adalah bentuk otomatisasi untuk pembuatan produk dalam batch. Produk ini diproduksi dalam batch yang berkisar dari beberapa lusin hingga beberapa ribu unit sekaligus.
Untuk setiap batch baru, peralatan produksi harus diprogram ulang untuk menyesuaikannya dengan jenis produk baru. Pemrograman ulang ini membutuhkan waktu, memiliki periode waktu non-produktif diikuti dengan menjalankan produksi untuk setiap lot.
Tingkat produksi pada umumnya lebih rendah daripada otomatisasi tetap, karena peralatan dirancang untuk memfasilitasi perubahan produk, daripada memiliki spesialisasi produk.
Contoh dari sistem otomasi ini adalah mesin yang dikontrol secara numerik, robot industri, pabrik baja, dll.
Otomasi yang fleksibel
Dengan sistem ini, peralatan kontrol otomatis disediakan, yang memberikan fleksibilitas besar untuk melakukan perubahan untuk setiap produk. Ini merupakan perpanjangan dari otomatisasi yang dapat diprogram.
Kerugian dari otomatisasi yang dapat diprogram adalah waktu yang diperlukan untuk memprogram ulang peralatan produksi untuk setiap batch produk baru. Ini adalah waktu produksi yang hilang, yang mahal.
Dalam otomasi fleksibel, pemrograman ulang dilakukan dengan cepat dan otomatis di terminal komputer, tanpa harus menggunakan peralatan produksi.
Perubahan ini dilakukan melalui instruksi yang diberikan dalam bentuk kode oleh operator manusia.
Akibatnya, tidak perlu mengelompokkan produk dalam batch. Itu dapat menghasilkan campuran produk yang berbeda, satu demi satu.
Aplikasi
Industri 4.0
Munculnya otomasi industri berkaitan langsung dengan "revolusi industri keempat", yang lebih dikenal sebagai Industri 4.0. Berasal dari Jerman, Industry 4.0 mencakup banyak perangkat, konsep, dan mesin.
Industry 4.0 bekerja dengan industri Internet hal-hal, yang merupakan integrasi sempurna dari berbagai objek fisik di Internet, melalui representasi virtual, dan dengan perangkat lunak / perangkat keras untuk terhubung untuk menambah peningkatan dalam proses manufaktur.
Mampu menciptakan manufaktur yang lebih cerdas, lebih aman, dan lebih maju dimungkinkan dengan teknologi baru ini. Ini membuka platform manufaktur yang lebih dapat diandalkan, konsisten dan efisien daripada sebelumnya.
Industry 4.0 mencakup banyak bidang manufaktur dan akan terus melakukannya seiring berjalannya waktu.
Robotika industri
Robotika industri adalah cabang otomasi industri yang membantu dalam berbagai proses pembuatan, seperti permesinan, pengelasan, pengecatan, perakitan dan penanganan bahan.
Robot industri menggunakan berbagai sistem mekanis, listrik, dan perangkat lunak untuk memungkinkan presisi dan kecepatan tinggi, yang jauh melebihi kinerja manusia.
Sistem ini direvisi dan ditingkatkan ke titik bahwa robot tunggal dapat beroperasi 24 jam sehari dengan sedikit atau tanpa perawatan. Pada tahun 1997 ada 700.000 robot industri yang digunakan, jumlahnya telah meningkat menjadi 1, 8 juta pada tahun 2017.
Pengontrol logika yang dapat diprogram
Otomasi industri menggabungkan pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) dalam proses pembuatan. Ini menggunakan sistem pemrosesan yang memungkinkan untuk memvariasikan kontrol input dan output, melalui pemrograman sederhana.
PLC dapat menerima berbagai input dan mengembalikan berbagai output logika. Perangkat input adalah sensor dan perangkat output adalah motor, katup, dll.
PLC mirip dengan komputer. Namun, sementara komputer dioptimalkan untuk perhitungan, PLC dioptimalkan untuk tugas-tugas kontrol dan digunakan dalam lingkungan industri.
Mereka dibangun sedemikian rupa sehingga hanya pengetahuan dasar pemrograman berdasarkan logika yang diperlukan untuk menangani getaran, suhu tinggi, kelembaban dan kebisingan.
Keuntungan terbesar yang ditawarkan oleh PLC adalah fleksibilitasnya. Mereka dapat mengoperasikan berbagai sistem kontrol yang berbeda. Mereka membuatnya tidak perlu mengubah sistem untuk mengubah sistem kontrol. Fleksibilitas ini menjadikannya menguntungkan untuk sistem yang kompleks dan beragam.
Contohnya
Di industri otomotif, pemasangan piston di mesin dilakukan secara manual, dengan tingkat kesalahan 1-1, 6%. Saat ini, tugas yang sama dilakukan dengan mesin otomatis, memiliki tingkat kesalahan 0, 0001%.
Intelegensi buatan (AI) digunakan dengan robotika untuk membuat pelabelan otomatis, menggunakan lengan robot sebagai aplikator label otomatis, dan AI untuk mendeteksi produk yang akan diberi label.
Otomatisasi di Audi
Di pabrik Audi di Jerman, jumlah robot hampir sama dengan 800 karyawan. Mereka melakukan sebagian besar pekerjaan berat, serta las yang berpotensi berbahaya, serta melakukan tes berulang yang membosankan.
Di antara manfaat otomatisasi di Audi adalah produktivitas yang jauh lebih tinggi dan persyaratan yang lebih rendah untuk pekerja tanpa pelatihan.
Robot yang digunakan di Audi tidak hanya bertanggung jawab atas pekerjaan berbahaya yang dilakukan karyawan tanpa pelatihan sebelumnya, tetapi juga mengumpulkan sejumlah besar data yang dapat dianalisis dan digunakan untuk meningkatkan operasi pabrik.
Namun, masih ada tugas yang tidak bisa dilakukan robot dan manusia lebih siap untuk menangani.
Dengan mengambil tugas-tugas yang paling berbahaya dan meningkatkan efisiensi dan produktivitas tugas-tugas itu, Audi dapat menarik lebih banyak pekerja yang sangat terlatih dan terspesialisasi untuk melakukan tugas-tugas yang berfokus pada manusia.
Lini produksi otomatis
Ini terdiri dari serangkaian stasiun kerja yang dihubungkan oleh sistem transfer untuk memindahkan bagian antar stasiun.
Ini adalah contoh otomatisasi tetap, karena jalur ini biasanya dikonfigurasikan untuk proses produksi yang lama.
Setiap stasiun dirancang untuk melakukan operasi pemrosesan tertentu, sehingga bagian atau produk dibuat langkah demi langkah, saat bergerak di sepanjang garis.
Dalam operasi normal garis, sepotong diproses di setiap stasiun, sehingga banyak potongan diproses secara bersamaan, menghasilkan potongan jadi dengan setiap siklus garis.
Berbagai operasi yang terjadi harus diurutkan dan dikoordinasikan dengan benar sehingga saluran beroperasi secara efisien.
Jalur otomatis modern dikendalikan oleh pengontrol logika yang dapat diprogram. Mereka dapat melakukan jenis fungsi pengaturan waktu dan urutan yang diperlukan untuk operasi mereka.
