Vývoj elektroniky, která funguje přes 25 let

Automatizace a robotika » Ideální východisko pro Průmysl 4.0

Autor: Conrad tým, 26. červen 2023

Výrobci, ať už produkují cokoliv, čelí pokaždé stejným výzvám: Vyrobené zboží musí mít bezchybný vzhled a specifikace daného produktu musejí být vždy spolehlivě a bezchybně splněny.

Ale to není vše! Výroba musí být přizpůsobená potřebám a v případě vyšší poptávky musí umožňovat zvýšení množství kusů. Rozhodující úlohu navíc hraje prodejní cena produktu. Prostor pro zachování konkurenceschopnosti je často velmi omezený.

Ve výsledku je řešení těchto částečně protichůdných požadavků na kvalitu, výkon a cenu mnohdy velmi nesnadné.

Díky automatizaci a robotice naštěstí existuje efektivní řešení, které je v případě správného využití opravdu velkou pomocí. Rádi vám vysvětlíme, co to obnáší a jaké možnosti a příležitosti se tak vaší firmě otevírají.

Co rozumíme pod pojmem automatizace?
Historický vývoj automatizace
Automatizace a robotika – v čem se liší?

Základní princip automatizace
Výhody automatizace
Automatizace procesů a její dopady

Co rozumíme pod pojmem automatizace?

Für eine automatisierte Fertigung werden vorzugsweise Roboter eingesetzt

Automatizace je stav, kdy v dané firmě určité procesy probíhají s podporou technických pomocných prostředků samočinně. Veškerá potřebná opatření pro řízení, regulaci a kontrolu pracovního procesu jsou prováděna automatizovaně, resp. samočinně.

V ideálním případě pak není nutné, aby lidé zasahovali do pracovního procesu nebo aby museli něco zpracovávat. Nepřetržité monitorování automatizovaných procesů však musejí zajišťovat lidé.

Možnosti dobře fungující automatizace jsou pochopitelně závislé na aktuálním stavu technického vývoje, jak je názorně uvedeno v následujícím odstavci.

Historický vývoj automatizace

Požadavek na automatizaci není žádnou novinkou, vznikl dávno před industrializací. Již ve starém Řecku existovaly před 2 000 lety ve městě Alexandria chrámové dveře, které se samy otevíraly, a pokročilé automaty na svěcenou vodu, které reagovaly na vhození mince. Přestože byly tehdejší technologie ještě velmi omezené, chytří lidé i tak dokázali nejnovější poznatky z matematiky a fyziky úspěšně využít pro své inovace. Výsledky těchto dávných pokusů o automatizaci nicméně měly zejména vzbuzovat úžas nad tím, co všechno je možné. Že by know-how spojené s konstruováním automatů mohlo vést k usnadnění těžké fyzické práce, to si tehdy ještě nikdo neuvědomil. To se změnilo až o mnoho let později.

Windmühle mit zusätzlicher Windrose am Dach

První nesmělé počátky automatizace klademe do doby, kdy lidé začali vyvíjet a používat první komplexní stroje. Klasickým příkladem je třeba větrný mlýn.

Aby nemusel velké větrné kolo neustále ručně nastavovat podle aktuálního směru větru, vynalezl Edmund Lee již v roce 1745 zařízení, které pomocí dalšího malého větrného kola (větrné růžice) umožňovalo automatizované nasměrování, resp. otáčení větrného mlýnu.

Nepřetržitě se rozvíjející automatizace a její stále větší zapojení do probíhajících výrobních procesů úzce souvisí s rozvojem průmyslu.

První průmyslová revoluce

Důležitým milníkem ve vývoji mechanizované výroby byl vynález prvního parou poháněného tkalcovského stavu. Ten byl současně také u zrodu první průmyslové revoluce. Díky širokému použití výrobních zařízení bylo možné enormně zvýšit produkci zboží, aniž by přitom docházelo ke snižování jeho kvality. To byl současně také počátek masové výroby.

Druhá průmyslová revoluce

Rozložení výrobního procesu do mnoha malých pracovních kroků a zavádění výrobních linek je podstatou druhé průmyslové revoluce. Jednotlivec už nevyrábí celý produkt od začátku až do konce, ale pouze jeho část, nebo provádí určité montážní práce. Bez tohoto způsobu práce by byla dnešní úspěšná výroba vozidel ekonomicky nemyslitelná.

Třetí průmyslová revoluce

Programovatelné logické automaty (PLC) odstartovaly třetí průmyslovou revoluci. Umožnily totiž strojní a bezchybné zpracování komplexních pracovních procesů. Kromě potřebného programu pro cílené ovládání motorů nebo ventilů disponují řídicí systémy PLC také četnými vstupy pro připojení senzorů pro monitorování skutečného stavu.

Čtvrtá průmyslová revoluce

Ve čtvrté průmyslové revoluci, označované také jako Průmysl 4.0, už není v popředí zájmu jen výrobní automat jako takový. Mnohem více jde o celek se zaměřením na propojení, digitalizaci a umělou inteligenci (AI). Pokud lze namísto jednotlivého stroje cíleně řídit kompletní zařízení nebo výrobní linku, je možná individuální výroba malých sérií (včetně jednoho kusu) produktů při nákladech srovnatelných s náklady na masovou výrobu.

Automatizace a robotika – v čem se liší?

Pojmy automatizace a robotika jsou často používány jako synonyma. Příčinou je skutečnost, že jsou v automatizační technice v současnosti velmi často využívány roboty.

Texty, které se týkají automatizace, tak nejčastěji pojednávají o komplexních výrobních robotech v automobilovém průmyslu. Tyto roboty sesazují karoserie vozidel z těžkých dílů z plechu a svařují je dohromady.

Při bližším pohledu však určitý drobný rozdíl mezi automatizací a robotikou existuje. Automatizací nazývají odborníci strojní provádění činností, které předtím musel vykonávat člověk. Naproti tomu robotika v zásadě popisuje proces vývoje robotů. Díky digitalizaci ale nemusí být robot nutně fyzicky přítomný. Může existovat také jen v softwarové podobě a zpracovávat počítačové úlohy.

Základní princip automatizace

Aby mohl člověk vykonávat určitou úlohu v rámci výrobního procesu, musí disponovat určitými schopnostmi. V první řadě musí chápat, co přesně má dělat. Svými smyslovými orgány zaznamenává aktuální skutečný stav a rukama provádí potřebné úkony.
Přitom se uplatňuje nepřetržitě fungující regulační okruh, kdy například hmat poskytuje zpětnou vazbu o tom, jak velkou sílu ruka v daném okamžiku vyvíjí. Na základě těchto informací může mozek cíleně ovládat svaly ruky tak, aby mohla pracovat s drobnými předměty, aniž by je rozdrtila. Aby mohla být tato činnost prováděna automatizovaně, je nezbytné pracovat podle stejného principu. Nejprve je potřeba mít řídicí program, ve kterém musejí být uložené potřebné pracovní procesy.

Kompakter Fertigungsroboter (Cobot) bei der Arbeit

Aby mohly být práce prováděny mechanicky, řídicí program musí být schopen prostřednictvím rozhraní výstupů ovládat nejrůznější motory, elektrické válce, ventily nebo relé. Tyto konstrukční jednotky hnací techniky jsou obecně nazývány také aktuátory nebo akční členy.

Na rozhraní vstupů řídicího systému je připojená početná senzorika. Díky ní získává řídicí systém veškerou potřebnou zpětnou vazbu pro vytváření výše zmíněné regulační smyčky.

Pro takové případy se hodí programovatelné logické automaty (PLC), které lze snadno naprogramovat. Řídicí jednotky navíc disponují potřebnými rozhraními.

Přestože je základní funkce automatizovaných procesů stále stejná, mohou se nejrůznější řešení pro automatizaci velmi lišit, pokud jde o stanovení úkolu.

Osvědčené produkty pro automatizaci

Výhody automatizace

Podstatné výhody, které hovoří pro automatizaci ve výrobních procesech, jsou:

Snížení nákladů
Zvýšení produktivity
Zvýšení efektivity
Zajištění kvality

Další výhody představuje optimalizace výrobních procesů a s ní spojená flexibilita výroby, kterou lze snadno přizpůsobit aktuálním potřebám. Řešení automatizace ale mohou také usnadnit práci zaměstnancům, kteří pak již nemusí pohybovat těžkými díly ručně.

Automatizace procesů a její dopady

Mnozí zaměstnanci se k zavádění automatizace a robotiky stavějí spíše konzervativně, resp. odmítavě. Není se čemu divit – obávají se ztráty pracovních míst v důsledku nasazení robotů. Tato obava není zcela neoprávněná.

Zejména u činností a profesí, které nevyžadují žádnou vysokou kvalifikaci nebo specializaci. Přesto je používání průmyslových robotů a robotických systémů pro všechny výrobce po celém světě naprostou nutností.

Robotika a automatizace totiž přináší také enormní příležitosti pro další profesní růst. Moderní a inovativní technika totiž v žádném případě nemůže nahradit dlouholetou profesní zkušenost. Inteligentní automatizace navíc vytváří bezpočet nových profesí a atraktivních oborů činnosti, například v oblasti řešení a podpory. Proto lze všem pracovníkům, kterých se to týká, doporučit, aby se do strukturální změny aktivně a flexibilně zapojili. Najdou díky tomu trvalé uplatnění na trhu.