Автоматизация

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Автоматизация (наричана още автоматика) се нарича използването на автоматични технически средства, заедно с икономико-математически методи и системи за управление, освобождаващи човека от участие в процесите на получаване, преобразуване, предаване и използване на енергия, материали или информация, съществено намаляващи степента на това участие или трудоемкостта на изпълняемите операции. Изисква се допълнително използване на датчици (сензори), въвеждащи устройства, управляващи устройства (контролери), изпълнителни устройства, извеждащи устройства, използващи електронна техника и методи за изчисления, понякога копиращи нервните и мислените функции на човека. Заедно с термина автоматически се използва понятието автоматизиран, подчертаващ относително голяма степен на участие на човека в процеса. Автоматизацията е едно от направленията на научно-техническия прогрес.

Автоматизират се:

Целта на автоматизацията е повишаване на производителността на труда, подобряване на качеството на продукцията, оптимизация на управлението, премахване на човека от производства, опасни за здравето. Автоматизацията, с изключение на най-простите случаи, изисква комплексен, системен подход към решаване на задачите. Затова решенията на задачите, стоящи пред автоматизацията, обикновено се наричат системи, като:

Типове автоматизация[редактиране | редактиране на кода]

Един от опростените видове управление при автоматизацията е включен-изключен. Пример за такъв са термостатите, използвани в домакинските уреди.  Електро-механичните термостати в уреди за отопление, вентилация и климатизация (ОВК) могат да осигуряват само включен-изключен вид управление при отопляващи или охлаждащи системи. Електронното управляващо устройство (контролер), позволява регулиране на степените и добавянето на различна вариация при отопление, като позволява и контролирането скоростта на вентилаторите.

Автоматизация, в която програмирана поредица от обособени операции е изпълнена, често се основава на системна логика, която преминава през различен системен стадий.

Съвременният тип автоматизация е революционизирал производството, самолетостроенето, комуникациите както и много голяма част от другите индустрии. Той е управление с обратна връзка, която обикновено е непрекъсната и включва вземането на определени мерки използвайки датчици (сензори) и изпълнява изчислени корекции, за да запази измерваната променливата в зададен диапазон.

Отворени и затворени управляващи вериги[редактиране | редактиране на кода]

Всички елементи представляващи измерването и управлението на една променлива се наричат управляващи вериги. Верига, която използва измерен сигнал, захранва сигнала обратно и го сравнява до зададена точка, изчислява и изпраща обратен сигнал за да направи корекции, се нарича затворена управляваща верига. Ако веригата не включва обратна връзка изпълняваща определени корекции, се нарича отворена управляваща верига. Управляващата верига е обикновено е завършена с управляващо устройство (контролер).

Автоматизация и логическа последователност[редактиране | редактиране на кода]

Автоматизацията е възможно да бъде фиксирана поредица или логическа такава, която ще изпълни различни действия основаващи се на вариативни системни стадии. Пример за регулируема, но иначе фиксирана поредица е таймер при тревните пръскачки.

Стадии насочващи към различни условия могат да възникнат при употреба на мрежата. Пример за това е асансьор, който е логически основан на системен стадий, отговарящ на възможностите на мрежата и въведените от потребителя данни. Примерно, ако потребителят натисне „n“ копче, системата ще отговори в зависимост от това дали асансьорът е спрял, в движение, или е се движи нагоре или надолу, дали вратата е отворена или затворена.

Компютърно управление[редактиране | редактиране на кода]

Компютрите имат възможността да изпълняват цялостното управление, използвайки създаден за целта приложен софтуер. Програмируеми логически контролери представляват специално разработени микропроцесори, които заменят таймерите и секвенторите. Компютрите имат способността да изпълнят работата на стотици контролери. Също така могат да обработват множество от различни входни данни, математически операции, използвайки сложни алгоритми създадени за управление. Имат възможността да анализират данните и да ги възпроизвеждат на графични дисплеи, в реално време, за улеснение на обслужващите лица.

Управлението на банкоматите е пример за интерактивни процеси, при които компютър изпълнява логика, достигайки я от свързана в мрежа база данни, получена в отговор на избраната от потребителя операция. Тези процеси имат голяма прилика с други онлайн транзакции. Различните логически отговори се наричат сценарии. Такива процеси са създадени с помощта на блок-схеми, които ръководят писането на софтуерният код.

История[редактиране | редактиране на кода]

Най-ранният автоматичен механизъм с обратна връзка е бил използван за разпъване на крилата на вятърни мелници. Патентован е от Едмънд Лий през 1745.

Центробежният регулатор, който датира от последната четвърт на 18-ти век, бил използван за регулиране на дистанцията между воденични те камъни. Центробежният регулатор също бил използван в автоматичната мелница за брашно, разработена от Оливър през 1785 г., което я прави първият напълно автоматизиран производствен процес. Регулаторът бил приложен от Джеймс Уат в парната машина през 1788 г., след като партньорът му Болтън видял такъв регулатор по време на строежа на мелница за брашно. Регулаторът всъщност не можел да поддържа установена скорост, защото скоростта зависела от промени в натоварването. Регулаторът обаче бил в състояние да отчита по-малки колебания, като например причинените от колебанията на топлинния товар на котела. Освен това имало тенденция за поява на вибрации при промяна на скоростта. Поради това двигателите, оборудвани с този регулатор, не били подходящи за операции, изискващи постоянна скорост, например при предачната машина.

Преди края на 19-ти век са направени подобрения на регулатора и на клапата-прекъсвач на парния двигател, го прави подходящ за повечето промишлени цели. Напредъкът в парната машина изпреварва научните постижения в термодинамиката и теорията на управлението.

Регулаторът влиза в полезрението на учените едва когато Джеймс Кларк Максуел публикува статия, положила началото на теоретичното разбиране на теорията на управлението. През 1920 година е разработен електронен усилвател за телефонията на дълги разстояния, при която се изисква по-високо съотношение сигнал-шум, което е решено с отрицателна обратна връзка за анулиране на шума. Тези и други приложения на телефонията спомагат за развитие на теорията на управлението. По време на Втората световна война някои военни приложения, допринесли за теорията на управлението и възползвали се от нея, са противопожарните системи и контролът на въздухоплавателните средства. Думата „автоматизация“ е въведена през 1940 от General Electric. Разработването на така наречената класическа теория на управлението датира между 40-те и 50-те години на 20 в.

Понятието реле е въведено с електрификацията на фабриките, която бързо се налага между 1900 и 1920 година. Електрическите централи от своя страна също бързо се разрастват и въвеждат в експлоатация нови котли с високо налягане, парни турбини и електрически подстанции, които създават голяма нужда от инструменти и механизми за контрол.

Командните зали стават популярни през 20-те години на 20 в, макар че до началото на 30-те преобладаващият процес на контрол е чрез включване-изключване. Операторите обикновено наблюдавали графики, начертани от записващите устройства на уредите. За да направят корекции, операторите ръчно отваряли или затваряли клапите или превъртали ключовете на позиция „включено“ или „изключено“. Командните зали използвали също цветни кодирани светлини, за да изпращат сигнали към работниците в завода ръчно да направят някои промени.

Контролери, които можели да правят изчислени промени в отговор на отклоненията от зададена стойност, по-точно в зависимост от положението включване-изключване, започват да се въвеждат през 30-те години на 20 в. Контролерите позволяват на производството да постигне ръст на производителността, която да компенсира намаляващото влияние от електрификацията на фабриките.

През 1959 рафинерията „Port Arthur“ на тексаската компания „Texaco“ става първият химически завод с цифрово управление. Преминаването на фабриките към цифрово управление започва да се разпространява бързо през 70-те г. на 20 в., тъй като цената на компютърния хардуер паднала.

Значими постижения[редактиране | редактиране на кода]

Автоматичният телефонен номератор (разпределително табло) е въведен през 1892 г. заедно с набиране на номер на телефон. До 1929 г., 31,9% от системата Бел е автоматична .

Автоматичното телефонно превключване първоначално използват вакуумно-лампови усилватели и електро-механични превключватели, които консумират много електроенергия. Броят на обажданията в крайна сметка нараснал толкова бързо, че възникват опасения, че телефонната система ще изконсумира цялата произведена електроенергия, което пък мотивира Bell да започнат научните изследвания на транзистора.

Комбинационно логическата схема, представена от телефонни превключвателни релета, става основа за създаването на цифровия компютър .

Първата машина с търговски успех за производство на стъклен и бутилки била автоматичен модел, представен през 1905 г. Машината, управлявана от екип от двама души на 12-часови смени, можела да произведе 17 280 бутилки за 24 часа, в сравнение с 2 880 бутилки, изработени от шестима души за един ден. Разходите за правене на бутилки от машина били 10 до 12 цента брутно в сравнение с 1.80 долара брутно от ръчни стъклари и помощници.

Секционни електрически устройства били разработени с помощта на теорията на управлението. Секционни електрически устройства се използват при различни части на машината, където между секциите трябва да бъде поддържан точен диференциал. При валцуването на стоманата, металът се удължава като преминава през чифтове ролки (валяци), които трябва да се движат с последователно нарастваща скорост. В производството на хартия, листът хартия се свива, когато минава край нагревателите за сушене на пара, подредени в групи, които трябва да се движат с последователно намаляваща скорост. Първото приложение на секционно електрическо устройство било в машината за хартия през 1919 г. Едно от най-важните подобрения в стоманообработващата промишленост през 20 век е непрекъсната широка лента за валцуване, разработена от ARMCO през 1928 година .

Текущи ограничения[редактиране | редактиране на кода]

Голяма част от човешките задължения в индустриалните процеси/дейности все още са отвъд възможностите на автоматизацията. Човешкото ниво на разпознаване на образци и модели, умението да разбира и възпроизвежда човешкия език са далеч над способностите на съвременните компютърни и технически системи. Някои от задачите/задълженията изискват субективна преценка или синтез от множество сетивни възприятия, като обоняние и слух, докато при други, например стратегическото планиране, са нужни съобразителност и  експертна човешка преценка. В много случаи наемането на хора е икономически по-изгодно от използването на механична сила, дори и при възможност за автоматизация на процедурите. Преодоляването на тези недостатъци е една от целите на съвременната икономика.

Съвременни и нововъзникващи приложения[редактиране | редактиране на кода]

Автоматизирана продажба[редактиране | редактиране на кода]

Храни и напитки

Хранително-търговската индустрия започва своята автоматизация с модернизиране на процесите при обслужване на клиентите: McDonald’s въведоха сензорен екран система за поръчки и плащания в голяма част от ресторантите си, намалявайки нуждата от наемането на касиери. Тексаският университет в Остин има напълно автоматизирани кафе-центрове. Някои кафенета и ресторанти използват приложения за таблети и телефони, за да подобрят процесите по обслужване на клиентите, позволявайки им да извършват своите поръчки и плащания посредством мобилните си устройства. Други ресторанти пък са постигнали автоматизация дори и при сервирането на поръчките директно до масите на клиентите, използвайки конвейер-лентови системи. Използването на роботи на места служи като заместител на сервиращия състав.

Магазини

Множество супермаркети, и дори някои от по-малките магазини, въвеждат системи за самообслужване, намалявайки нуждата от наемането на обслужващ персонал.

Пазаруването през интернет (онлайн пазаруването) също може да се счита за форма на автоматизирана търговия, тъй като плащането и получаването на поръчката се осъществяват посредством автоматизирана онлайн система за осъществяване на сделки. Друга форма на автоматизация са, например Kiva системите, които Amazon ползва.

Изграждане и експлоатация на мини[редактиране | редактиране на кода]

Въвеждането на автоматизация в мините е с цел изместването на човешкия труд от работата в тях. Поради това, автоматизацията в тази индустрия е в постоянен процес на напредък. Въпреки това, все още голяма част от работните процеси изискват човешко участие в тях, а това важи с особена сила за страните от третия свят, където цената на работната ръка е в значително по-ниска от разходите по автоматизация на процесите.

Видео наблюдение[редактиране | редактиране на кода]

Правителствената агенция към Министерството на отбраната на САЩ DARPA стартира проучването и развитието по автоматизиране на програмата за визуално наблюдение и мониторинг (VSAM, между 1997 и 1999 г.), а по-късно и програмата за въздушнодесантно видео наблюдение (AVS, от 1998 до 2002 г.). В момента се разработва напълно автоматизирана система за следене и наблюдение. Съществуващите автоматизирани системи за наблюдение са базирани на обстановката, която са проектирани да следят, т.е. вътрешни, външни или въздушнодесантни, на количеството сензори, които автоматизираната система е в състояние да управлява и на подвижността на устройството, т.е. стационарна или подвижна камера. Целта на системата за наблюдение е да заснема обектите и местоположението им в даден район или област, генерирайки сигнали или предупреждения в случай на възникване на необичайни действия или събития.

Вижте също[редактиране | редактиране на кода]

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]

Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Automation“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница. Вижте източниците на оригиналната статия, състоянието ѝ при превода, и списъка на съавторите.