המערכת מכונה המוצר הוא השימוש בטכנולוגיה שבאמצעותו תהליך או נוהל מתבצעת בסיוע אנושי מינימלי. זה ידוע גם כבקרה אוטומטית.
מערכות בקרה שונות מטפלות בציוד כמו תהליכי מפעל, מכונות, חיבור לרשתות טלפון, דודי טיפול בחום ותנורים, ייצוב והיגוי של אוניות, מטוסים וכלי רכב אחרים ויישומים עם התערבות אנושית מינימלית או מופחתת.
מקור: גרלט, באמצעות Wikimedia Commons
מערכת מוצרי המכונה מכסה יישומים שנעים בין תרמוסטט ביתי השולט בדוד, למערכת בקרה תעשייתית גדולה עם עשרות אלפי מדידות כניסה ואותות בקרת פלט.
מבחינת מורכבות השליטה, זה יכול לנוע בין בקרת הפעלה / כיבוי פשוטה לאלגוריתמים רב משתנים ברמה גבוהה.
מערכת זו הושגה באמצעים שונים, כגון יחידות פנאומטיות, הידראוליות, מכניות, אלקטרוניות, חשמל ומחשבים, בדרך כלל בשילוב זה עם זה.
מערכות מורכבות, כפי שניתן לראות במפעלים האחרונים, במטוסים ובספינות, משתמשים לרוב בכל הטכניקות הללו בשילוב.
מאפיינים
מערכות מוצר מכונות גמישות ומדויקות הינן קריטיות לרווחיות בפעילות הייצור והעיבוד.
פיתוח יישומים לפיקוח ובקרה על מפעלים עשוי להיות קשה, מכיוון שבדיקת יישומים במפעלים אמיתיים היא יקרה ומסוכנת. מעצבי מערכות מסתמכים לרוב על הדמיה כדי לאמת את הפתרונות שלהם לפני היישום.
מערכות בקרה מבוזרות מודרניות מציעות פונקציות בקרה ובדיקה מתקדמות. שילוב שליטה ומידע ברחבי הארגון מאפשר לתעשיות לבצע אופטימיזציה של פעולות תהליכים תעשייתיים.
ניתן גם לשמור עליהם באמצעות בקרות איכות פשוטות. עם זאת, נכון לעכשיו, לא ניתן לבצע אוטומציה של כל המשימות, וחלק מהמשימות יקרות יותר לאוטומציה מאחרות.
המכונות יכולות לבצע משימות המתבצעות בסביבות מסוכנות או שהן מעבר ליכולות אנושיות, מכיוון שהן יכולות לפעול אפילו בטמפרטורות קיצוניות או באטמוספרות רדיואקטיביות או רעילות.
יתרון
- ביצועים או פרודוקטיביות גבוהים יותר.
- שיפור האיכות או יכולת חיזוי גבוהה יותר.
- שיפור עקביות וחוסן של תהליכים או מוצרים.
- עקביות רבה יותר של תוצאות.
- הפחתת עלויות והוצאות ישירות בעבודה אנושית.
- התקנה בפעולות מקטינה את זמן המחזור.
- יכול להשלים משימות בהן דרושה רמת דיוק גבוהה.
- מחליף מפעילים אנושיים במשימות הכרוכות בעבודה פיזית כבדה או מונוטונית. לדוגמה, שימוש במלגזה לנהג בודד במקום צוות רב עובדים להרמת חפץ כבד מפחית כמה פגיעות תעסוקתיות. לדוגמא, גב מתוח פחות מהרמת חפצים כבדים.
- מחליף בני אדם במשימות שבוצעו בסביבות מסוכנות, כמו שריפה, חלל, הרי געש, מתקנים גרעיניים, מתחת למים וכו '.
- מבצע משימות שמעבר ליכולות אנושיות של גודל, משקל, מהירות, סיבולת וכו '.
- מקטין באופן משמעותי את זמן ההפעלה וזמן הטיפול בעבודה.
- משחרר עובדים לקחת תפקידים אחרים. מספק עבודה ברמה גבוהה יותר בפיתוח, יישום, תחזוקה וביצוע מערכות מוצר של מכונות.
חסרונות
נראה כי כמה מחקרים מצביעים על כך שמערכת המוצר המכונה עלולה להטיל השפעות מזיקות מעבר לחששות תפעוליים. לדוגמא עקירה של עובדים בגלל אובדן משרות כללי.
- איומי אבטחה או פגיעויות אפשריות בגלל הרגישות הרבה יותר גבוהה לטעות.
- עלויות פיתוח בלתי צפויות או מוגזמות.
- העלויות הראשוניות להתקנת מכונות בהתקנת מפעל הן גבוהות, ואי תחזוקת המערכת עלולה לגרום לאובדן המוצר עצמו.
זה מוביל לפגיעה נוספת בסביבה ועלולה להחמיר את שינויי האקלים.
דוגמאות
מגמה אחת היא השימוש המוגבר בראייה ממוחשבת בכדי לספק פונקציות פיקוח אוטומטיות והדרכת רובוטים. דבר נוסף הוא המשך הגידול בשימוש ברובוטים.
רובוטיקה תעשייתית
זהו סניף משנה במערכת מוצרי המכונה, התומך בתהליכי ייצור שונים. תהליכי ייצור כאלה כוללים בין היתר ריתוך, עיבוד שבבי, צביעה, טיפול בחומרים והרכבה.
רובוטים תעשייתיים משתמשים במערכות תוכנה שונות, חשמליות ומכניות, המאפשרות מהירות גבוהה ודיוק, ובכך חורגות כל ביצועים אנושיים.
לידתו של הרובוט התעשייתי הגיעה מעט לאחר מלחמת העולם השנייה, מכיוון שארצות הברית ראתה צורך בדרך מהירה יותר לייצור מוצרי תעשייה וצריכה.
היגיון דיגיטלי ואלקטרוניקה במצב מוצק אפשרו למהנדסים לבנות מערכות טובות ומהירות יותר. מערכות אלה תוקנו ושופרו עד שרובוט בודד מסוגל לעבוד עם מעט או ללא תחזוקה 24 שעות ביממה.
מסיבות אלה, בשנת 1997 פעלו כ -700,000 רובוטים תעשייתיים, ובשנת 2017 המספר עלה ל -1.8 מיליון.
בשנים האחרונות נעשה שימוש בבינה מלאכותית גם עם רובוטיקה ליצירת פיתרון תיוג אוטומטי, באמצעות זרועות רובוטיות כמו. מוליך תוויות אוטומטי ובינה מלאכותית ללמוד ולזהות את המוצרים שיש לתייג.
בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות
מערכת מוצרי המכונה כללה בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) בתהליך הייצור.
יש להם מערכת מעבד המאפשרת שונות של בקרי הכניסה והפלט באמצעות תכנות פשוט.
PLCs עושים שימוש בזיכרון הניתן לתכנות, באחסון הוראות ופונקציות כמו רצף, תזמון, ספירה וכו '.
באמצעות שפת לוגיקה, PLC יכול לקחת מגוון תשומות ולהחזיר מגוון פלטים לוגיים. יחידות הכניסה הינן חיישנים ויחידות הפלט הן שסתומים, מנועים וכו '.
PLCs מקבילים למחשבים. עם זאת, מחשבים מותאמים במיוחד לחישובים, ואילו מחשבי בקרה מושלמים לשימוש בסביבות תעשייתיות ולמשימות בקרה.
הם בנויים בצורה כזו שרק יש צורך בידע בסיסי בתכנות לוגית, וטיפול בתנודות, רעש, לחות וטמפרטורות גבוהות.
היתרון העיקרי שמספקים בקרים הם גמישותם. לכן, עם אותם בקרים בסיסיים, PLC יכול להתמודד עם מגוון רחב של מערכות בקרה.
אין עוד צורך לחבר מערכת שוב כדי לשנות את מערכת הבקרה. תכונה זו יוצרת מערכת חסכונית עבור מערכות בקרה מורכבות.
הפניות
- ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2019). אוטומציה. נלקח מ: en.wikipedia.org.
- אנציקלופדיה בריטניקה (2019). אוטומציה. נלקח מ: britannica.com.
- אנציקלופדיה בריטניקה (2019). יתרונות וחסרונות של אוטומציה. נלקח מ: britannica.com.
- תקצירי טק (2019). הבנת מכונות חכמות: כיצד הן יעצבו את העתיד. נלקח מ: techbriefs.com.
- מערכות עזרה (2019). פעולות אוטומטיות: 5 יתרונות של אוטומציה. נלקח מ: helpsystems.com.