Mekaniska komponenter för automationsteknik

Automationsteknik omfattar ett brett utbud av komponenter och tekniker som arbetar tillsammans för att automatisera och optimera processer och maskiner. Mekaniska komponenter fungerar som en av de grundläggande byggstenarna för implementering av automatiserade system. Dessa komponenter inkluderar ställdon, sensorer, mekaniska transmissionssystem och andra mekaniska element som krävs för rörelse, styrning och övervakning av system och maskiner. Den här artikeln introducerar grunderna för automation och automationsteknik och förklarar var mekaniska komponenter används.

Vad är automatisering?

Automatisering eller automatisering avser den allmänna processen för att omvandla manuella eller repetitiva uppgifter till automatiserade processer, som kan utföras utan mänsklig inblandning, dvs. självstyrd. Detta kan uppnås genom att använda tekniker som maskiner, datorprogram eller robotar.

Automatiseringens mål

Tidigare fokuserade automatiseringsarbetet på att maskinen skulle utföra fasta och repetitiva produktionsprocesser. Huvudsyftet var att öka produktiviteten genom att ersätta mänskligt arbete med maskiner. Dessa rigida automationssystem utformades för att hantera specifika uppgifter med lite krav på flexibilitet och anpassningsförmåga. Idag skiftade fokus till processoptimering av produktionen. Det finns ett ökande intresse för att utveckla flexibla tillverkningssystem som kan behärska arbetsflöden med olika uppgifter. Dessa flexibla system är inte bara avsedda att möjliggöra produktivitetsökningar, utan erbjuder också flexibilitet och en övergripande ökad effektivitet. Denna utveckling drivs bland annat av följande aspekter:

• Variation av produkter: I en alltmer globaliserad ekonomi och på marknader med snabbt föränderliga kundpreferenser är det viktigt att tillverkningssystem kan producera en mängd olika produkter utan behov av dyra övergångar eller anpassningar.
• Produktion av små serier: Efterfrågan på kundanpassade produkter och individuella lösningar leder till en ökad produktion av små serier. Flexibla tillverkningssystem gör det möjligt för företag att producera även mindre batchstorlekar effektivt och kostnadseffektivt.
• Snabb tid till marknaden (time-to market): Förmågan att snabbt reagera på marknadsförändringar och introducera nya produkter är avgörande för ett företags framgång. Flexibla tillverkningssystem gör det möjligt att snabbt utveckla nya produkter och ta dem i produktion.
• Effektivitet och kostnadseffektivitet: Genom att göra produktionen mer flexibel kan företag använda sina resurser mer effektivt och minska kostnaderna. Systemens anpassningsförmåga gör det möjligt att anpassa produktionen optimalt till den nuvarande efterfrågan och undvika överproduktion.

Vad är automationsteknik?

Automationsteknik är en teknikdisciplin som täcker planering, utveckling, implementering och drift av automationssystem. Dessa system används för att automatisera processer eller maskiner genom att kombinera sensorer, ställdon, styrenheter och programvara för att möjliggöra automatisk styrning och övervakning. Inom anläggningsteknik handlar automationsteknik om integrering av automationssystem i storskaliga industrianläggningar. Anläggningstillverkare använder automationsteknik för att driva komplexa produktionsanläggningar mer effektivt och säkert. Inom maskinteknik är automationsteknik avgörande för utveckling och integrering av automatiserade processer i enskilda maskiner och produktionslinjer för att öka produktionskapaciteten och förbättra kvaliteten.

Digitaliseringen av produktionen har en betydande inverkan på automatiseringen i branschen. Genom att integrera digital teknik som Industry 4.0, Industrial Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence (AI), big data och cloud computing i industriella processer blir automationssystem allt kraftfullare och intelligentare. Detta öppnar nya möjligheter för automatisering eftersom data kan samlas in, analyseras och användas i realtid för att optimera processer och stödja beslut.

Grader av automatisering

Enligt DIN IEC 60050-351, den internationella standarden för definitioner av termer inom elektroteknik, elektronik och relaterade områden, avser graden av automatisering av ett system eller en process. Det är ett mått på i vilken utsträckning mänskligt arbete ersätts eller stöds av automatisk kontroll och övervakning. En högre grad av automatisering innebär större oberoende från mänsklig inblandning och större förmåga för systemet att utföra uppgifter självständigt. Graden av automatisering kan mätas på en skala från manuell styrning till fullständig automatisering:

• Manuell styrning: Ett system eller en process styrs och övervakas helt genom mänsklig interaktion utan automatisering. Alla beslut och åtgärder fattas och genomförs av människor.
• Delvis automatisering: Vid delvis automatisering är vissa delprocesser eller delfunktioner automatiserade, medan andra styrs manuellt. Mänsklig interaktion krävs fortfarande för att utföra vissa uppgifter eller fatta beslut.
• Halvautomatisering: Halvautomation avser system där de flesta uppgifter automatiseras men mänskligt ingripande fortfarande krävs för att lösa vissa komplexa uppgifter eller hantera oförutsedda händelser.
• Fullständig automatisering: Här är systemet eller processen helt automatiserad och kräver ingen mänsklig interaktion under normal drift. Systemet kan fatta alla nödvändiga beslut och utföra alla åtgärder för att utföra verksamheten effektivt och säkert.

Automationspyramid

Automationspyramiden är ett koncept som används inom industriell automation för att beskriva automationssystemens hierarkiska struktur. Denna pyramid fungerar som en modell för att representera de olika nivåerna av automatisering. Automatiseringspyramiden består vanligtvis av följande nivåer:

• (1) Fältnivå: De fysiska enheter som interagerar direkt med processvariablerna i den verkliga världen är på fältnivå. Denna nivå utgör grunden för datainsamling och kontroll av produktionsprocessen. Sensorer ansvarar för att samla in data och ställdon utför åtgärderna.
• (2) Kontrollnivå: Kontrollnivån inkluderar hårdvaran och programvaran som används för att styra och övervaka fältutrustningen. Lagrade programstyrenheter (SPC) och programmerbara logikstyrenheter (PLC) är typiska representanter för denna nivå. De samlar in data från fältnivåsensorerna, bearbetar dem och skickar styrsignaler till ställdonen.
• (3) Nivå för processtyrning: På denna nivå övervakas och kontrolleras hela produktionen. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system är typiska för denna nivå. De möjliggör visualisering av processdata, övervakning av systemstatus och möjlighet till manuellt ingripande i processen. SCADA-system erbjuder ofta datainsamlings- och rapporteringsfunktioner.
• (4) Operativ ledningsnivå: På denna nivå samordnas olika processområden och information utbyts mellan avdelningarna. Manufacturing Execution Systems (MES) stödjer operativa beslut och kontroll av produktionsprestanda.
• (5) Företagsledningsnivå: Företagsledningsnivån inkluderar högre ledning och administration av företaget. Enterprise Resource Planning-system (ERP-system) är typiska för denna nivå. De stöder planering och kontroll av alla företagsresurser, inklusive produktion, upphandling, försäljning, ekonomi och personal.

Mekaniska komponenter inom automationsteknik

Inom automationsteknik används mekaniska komponenter för olika ändamål. De används för att realisera automatiserade system inom olika tillämpningsområden som tillverkningsindustrin, logistik, transport och robotik. De möjliggör rörelsekontroll, kraftgenerering, materialhantering och säkerställer säkerheten för människor och utrustning.

Exempel på automatisering

Automationsteknik optimerar processer, ökar effektiviteten och befriar mänskligt arbete från repetitiva uppgifter. Nedan följer några specifika exempel på automatisering: