AUTOMATISATION INDUSTRIELLE: HISTOIRE, CARACTÉRISTIQUES ET TYPES - LA TECHNOLOGIE - 2024

L' automatisation industrielle est la technologie utilisée par les systèmes de contrôle tels que les ordinateurs, les robots et les technologies de l'information pour permettre l'exécution automatique de différents processus et machines dans une industrie, sans avoir besoin d'opérateurs humains.

Il cherche à remplacer la prise de décision humaine et les activités manuelles de commande-réponse par l'utilisation d'équipements mécanisés et de commandes de programmation logiques.

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Auparavant, le but de l'automatisation était d'augmenter la productivité, car les systèmes automatisés peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et réduire les coûts associés aux opérateurs humains, tels que les salaires et les avantages sociaux.

Cette automatisation a été réalisée par divers moyens, tels que des dispositifs mécaniques, hydrauliques, pneumatiques, électriques, électroniques et informatiques, généralement combinés entre eux.

Les contrôleurs à usage général pour les processus industriels comprennent: les contrôleurs logiques programmables, les modules d'E / S indépendants et les ordinateurs.

Situation actuelle

Récemment, l'automatisation industrielle a été de plus en plus acceptée par différents types d'industrie, en raison de ses énormes avantages dans le processus de fabrication, tels qu'une productivité, une qualité, une flexibilité et une sécurité accrues à de faibles coûts.

Il présente également des avantages en termes d'économies de main-d'œuvre, de coûts d'électricité et de matériaux, ainsi que d'une plus grande précision des mesures.

Une tendance importante est l'utilisation accrue de la vision par ordinateur pour fournir des fonctions d'inspection automatique. Une autre tendance est l'augmentation continue de l'utilisation des robots.

L'efficacité énergétique dans les processus industriels est désormais devenue l'une des plus grandes priorités.

Par exemple, les sociétés de semi-conducteurs proposent des applications de microcontrôleur 8 bits, que l'on trouve dans les commandes de pompes et de moteurs à usage général, pour réduire la consommation d'énergie et ainsi augmenter l'efficacité.

Le Rapport sur le développement dans le monde 2018 de la Banque mondiale montre que si l'automatisation industrielle déplace les travailleurs, l'innovation crée de nouvelles industries et des emplois.

L'histoire

Depuis sa création, l'automatisation industrielle a fait de grands progrès parmi les activités qui étaient auparavant effectuées manuellement.

Révolution industrielle

L'introduction des premiers moteurs et de la machine à vapeur a créé une nouvelle exigence pour les systèmes de contrôle automatique, tels que les régulateurs de température et les régulateurs de pression.

En 1771, la première filature entièrement automatisée, alimentée par l'énergie hydraulique, a été inventée. En 1785, un moulin à farine automatique a été développé, devenant le premier processus industriel entièrement automatisé.

Moteur Ford

En 1913, Ford Motor Company a introduit une chaîne de montage de production automobile qui est considérée comme l'un des types d'automatisation pionniers dans l'industrie manufacturière.

Avant cela, une voiture était construite par une équipe de travailleurs qualifiés et non qualifiés. L'automatisation de la production a amélioré les taux de production de Ford et augmenté ses bénéfices.

La chaîne de montage et la production en série d'automobiles étaient les premières du genre au monde. Il a réduit le temps d'assemblage de la voiture de 12 heures par voiture à environ une heure et demie.

Progrès au XXe siècle

Les salles de contrôle sont devenues courantes dans les années 1920. Jusqu'au début des années 1930, le contrôle des processus était uniquement activé / désactivé.

Les contrôleurs ont commencé à être introduits dans les années 1930, avec la possibilité d'effectuer des changements calculés en réponse aux écarts par rapport à un chiffre de contrôle.

Les salles de contrôle utilisaient des lumières à code couleur pour signaler aux travailleurs de l'usine de faire certains changements manuellement.

Au cours des années 1930, le Japon était un chef de file dans le développement de composants. Le premier micro-interrupteur, les relais de protection et la minuterie électrique de haute précision ont été développés.

En 1945, le Japon a lancé un programme de reconstruction industrielle. Le programme était basé sur les nouvelles technologies, par opposition aux méthodes désuètes utilisées par le reste du monde.

Le Japon est devenu le leader mondial de l'automatisation industrielle. Des constructeurs automobiles tels que Honda, Toyota et Nissan ont pu produire de nombreuses voitures fiables et de haute qualité.

caractéristiques

La mécanisation est l'opération manuelle d'une tâche à l'aide de machines motorisées, mais dépendant de la prise de décision humaine.

L'automatisation représente une étape supplémentaire vers la mécanisation, puisqu'elle remplace la participation humaine par l'utilisation de commandes de programmation logique et de machines puissantes.

Coûts d'exploitation réduits

Avec l'automatisation industrielle, les frais de vacances, de soins de santé et de primes associés à un travailleur humain sont éliminés. De même, il n'exige pas d'autres avantages dont bénéficient les employés, tels que la couverture de retraite, les primes, etc.

Bien qu'elle soit liée à un coût initial élevé, elle permet d'économiser le salaire mensuel des travailleurs, ce qui entraîne des économies substantielles pour l'entreprise.

Le coût de maintenance associé aux équipements utilisés pour l'automatisation industrielle est plus faible, car ils n'ont pas tendance à tomber en panne. En cas d'échec, seuls les ingénieurs informatiques et de maintenance doivent le réparer.

Grande productivité

Alors que de nombreuses entreprises embauchent des centaines de fabricants pour faire fonctionner l'usine pendant trois équipes pendant un maximum de 24 heures, elle doit encore être fermée pour les vacances et l'entretien.

L'automatisation industrielle répond à l'objectif d'une entreprise, permettant à l'usine de fabrication de fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an. Cela apporte une amélioration significative de la productivité de l'organisation.

Haute qualité

L'automatisation apaise les erreurs humaines. De plus, les robots ne présentent aucun type d'épuisement, ce qui donne des produits de qualité uniforme, voire les fabrique à des moments différents.

Flexibilité élevée

Si une nouvelle tâche est ajoutée sur la chaîne de montage, une formation sera requise pour l'opérateur humain.

D'autre part, les robots peuvent être programmés pour effectuer tout type de travail. Cela rend le processus de fabrication plus flexible.

Haute précision des informations

Les données automatisées collectées vous permettent d'analyser les informations clés de fabrication, avec une grande précision de ces données, réduisant ainsi votre coût de compilation.

Cela permet de prendre des décisions correctes en essayant d'améliorer les processus et de réduire les déchets.

Haute sécurité

L'automatisation industrielle peut rendre la ligne de production sûre pour les travailleurs en mettant en œuvre des robots pour gérer les situations dangereuses.

Coût initial élevé

L'investissement initial associé au passage d'une ligne de production humaine à une chaîne automatique est très élevé.

De plus, la formation des employés à l'utilisation de ce nouvel équipement sophistiqué implique des coûts importants.

Les types

Automatisation fixe

Il est utilisé pour exécuter des opérations répétitives et fixes afin d'atteindre des cadences de production élevées.

Employez une équipe spécialisée pour automatiser les processus à séquence fixe ou les opérations d'assemblage. La séquence des opérations est déterminée par la configuration de l'équipement.

Les commandes programmées sont contenues dans les machines sous la forme d'engrenages, de câbles et d'autres matériels qui ne peuvent pas être facilement changés d'un produit à un autre.

Cette forme d'automatisation se caractérise par un investissement initial élevé et des cadences de production élevées. Par conséquent, il convient aux produits fabriqués en grands volumes.

Automatisation programmable

C'est une forme d'automatisation pour la fabrication de produits par lots. Les produits sont fabriqués par lots allant de plusieurs dizaines à plusieurs milliers d'unités à la fois.

Pour chaque nouveau lot, l'équipement de production doit être reprogrammé en fonction du nouveau type de produit. Cette reprogrammation nécessite du temps, avec une période non productive suivie d'un cycle de production pour chaque lot.

Les taux de production sont généralement inférieurs à ceux de l'automatisation fixe, car l'équipement est conçu pour faciliter le changement de produit, plutôt que pour se spécialiser.

Des exemples de ce système d'automatisation sont les machines à commande numérique, les robots industriels, les aciéries, etc.

Automatisation flexible

Avec ce système, un équipement de contrôle automatique est fourni, ce qui offre une grande flexibilité pour effectuer des changements pour chaque produit. C'est une extension de l'automatisation programmable.

L'inconvénient de l'automatisation programmable est le temps nécessaire pour reprogrammer l'équipement de production pour chaque nouveau lot de produit. Il s'agit d'un temps de production perdu, ce qui est coûteux.

Dans l'automatisation flexible, la reprogrammation se fait rapidement et automatiquement sur un terminal informatique, sans avoir à utiliser l'équipement de production en tant que tel.

Ces modifications sont apportées par des instructions données sous forme de codes par des opérateurs humains.

Par conséquent, il n'est pas nécessaire de regrouper les produits en lots. Un mélange de différents produits peut être produit les uns après les autres.

Applications

Industrie 4.0

La montée en puissance de l'automatisation industrielle est directement liée à la «quatrième révolution industrielle», mieux connue sous le nom d'Industrie 4.0. Originaire d'Allemagne, l'Industrie 4.0 englobe de nombreux appareils, concepts et machines.

L'industrie 4.0 fonctionne avec l'Internet des objets industriel, qui est l'intégration parfaite de divers objets physiques sur Internet, à travers une représentation virtuelle, et avec des logiciels / matériels pour se connecter afin d'ajouter des améliorations aux processus de fabrication.

Être capable de créer une fabrication plus intelligente, plus sûre et plus avancée est possible avec ces nouvelles technologies. Il ouvre une plate-forme de fabrication plus fiable, cohérente et efficace qu'auparavant.

L'industrie 4.0 couvre de nombreux domaines de la fabrication et continuera de le faire avec le temps.

Robotique industrielle

La robotique industrielle est une branche de l'automatisation industrielle qui aide dans différents processus de fabrication, tels que l'usinage, le soudage, la peinture, l'assemblage et la manutention.

Les robots industriels utilisent divers systèmes mécaniques, électriques et logiciels pour permettre une précision et une vitesse élevées, dépassant de loin toute performance humaine.

Ces systèmes ont été révisés et améliorés au point qu'un seul robot peut fonctionner 24 heures sur 24 avec peu ou pas d'entretien. En 1997, 700000 robots industriels étaient utilisés, le nombre est passé à 1,8 million en 2017.

Contrôleurs logiques programmables

L'automatisation industrielle intègre des contrôleurs logiques programmables (API) dans le processus de fabrication. Ceux-ci utilisent un système de traitement qui vous permet de faire varier les commandes d'entrée et de sortie, grâce à une programmation simple.

Un API peut recevoir une variété d'entrées et renvoyer une variété de sorties logiques. Les dispositifs d'entrée sont des capteurs et les dispositifs de sortie sont des moteurs, des vannes, etc.

Les API sont similaires aux ordinateurs. Cependant, alors que les ordinateurs sont optimisés pour les calculs, les API sont optimisés pour les tâches de contrôle et l'utilisation dans les environnements industriels.

Ils sont construits de telle manière que seules des connaissances de base en programmation logique sont nécessaires pour gérer les vibrations, les températures élevées, l'humidité et le bruit.

Le principal avantage des automates est leur flexibilité. Ils peuvent utiliser une gamme de systèmes de contrôle différents. Ils rendent inutile le recâblage d'un système pour changer le système de contrôle. Cette flexibilité les rend rentables pour des systèmes complexes et variés.

Exemples

Dans l'industrie automobile, l'installation des pistons dans le moteur se faisait auparavant manuellement, avec un taux d'erreur de 1 à 1,6%. Actuellement, cette même tâche est effectuée avec une machine automatisée, ayant un taux d'erreur de 0,0001%.

L'intelligence artificielle (IA) est utilisée avec la robotique pour réaliser l'étiquetage automatique, en utilisant des bras robotiques comme applicateurs d'étiquettes automatiques, et l'IA pour détecter les produits à étiqueter.

L'automatisation chez Audi

Dans l'usine Audi en Allemagne, le nombre de robots est presque égal à 800 employés. Ils effectuent la plupart des travaux de levage lourds, ainsi que des soudures potentiellement dangereuses, ainsi que des tests fastidieux et répétitifs.

Parmi les avantages de l'automatisation chez Audi, il y a une productivité beaucoup plus élevée et une moindre exigence de travailleurs non qualifiés.

Les robots utilisés chez Audi s'occupent non seulement du travail dangereux effectué auparavant par des employés non formés, mais collectent également une mine de données qui peuvent être analysées et utilisées pour améliorer le fonctionnement de l'usine.

Cependant, il y a encore des tâches que les robots ne peuvent pas effectuer et les humains sont mieux équipés pour les gérer.

En assumant les tâches les plus dangereuses et en améliorant l'efficacité et la productivité de ces tâches, Audi peut attirer des travailleurs plus hautement qualifiés et spécialisés pour effectuer des tâches axées sur l'humain.

Ligne de production automatisée

Il se compose d'une série de postes de travail reliés par un système de transfert pour déplacer des pièces entre les postes.

C'est un exemple d'automatisation fixe, car ces lignes sont généralement configurées pour de longues séries de production.

Chaque station est conçue pour effectuer une opération de traitement spécifique, de sorte que la pièce ou le produit soit fabriqué étape par étape, au fur et à mesure de sa progression le long de la ligne.

En fonctionnement normal en ligne, une pièce est traitée à chaque station, donc de nombreuses pièces sont traitées simultanément, produisant une pièce finie à chaque cycle de la ligne.

Les différentes opérations qui ont lieu doivent être correctement séquencées et coordonnées pour que la ligne fonctionne efficacement.

Les lignes automatisées modernes sont contrôlées par des contrôleurs logiques programmables. Ceux-ci peuvent exécuter les types de fonctions de synchronisation et de séquencement requis pour votre opération.

Références

1. Terry M. Brei (2018). Qu'est-ce que l'automatisation industrielle? Sure Controls Inc. Tiré de: surecontrols.com.
2. Wikipédia, l'encyclopédie gratuite (2018). Automatisation. Tiré de: en.wikipedia.org.
3. Technologie électrique (2018). Qu'est-ce que l'automatisation industrielle - Types d'automatisation industrielle. Tiré de: electrictechnology.org.
4. Unitronics (2018). Qu'est-ce que l'automatisation industrielle? Tiré de: unitronicsplc.com.
5. Encyclopédie Britannica (2018). Applications de l'automatisation et de la robotique. Tiré de: britannica.com.
6. Adam Robinson (2014). Automatisation industrielle: une brève histoire de l'application de fabrication et l'état actuel et les perspectives futures. Cerasis. Tiré de: cerasis.com.
7. Eagle Technologies (2013). Factory Automation, un exemple allemand. Tiré de: eagletechnologies.com.