산업 자동화 : 역사, 특성 및 유형 - 과학 기술 - 2026

산업 자동화는 인간의 사업자에 대한 필요없이 업계에서 다른 프로세스와 기계의 자동 실행을 가능하게 컴퓨터, 로봇 및 정보 기술 등의 제어 시스템에 사용되는 기술입니다.

인간의 의사 결정 및 수동 명령 응답 활동을 기계화 된 장비 및 논리적 프로그래밍 명령을 사용하여 대체하려고합니다.

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이전에 자동화의 목적은 자동화 시스템이 하루 24 시간 운영 될 수 있기 때문에 생산성을 높이고 임금 및 복리 후생과 같은 작업자와 관련된 비용을 줄이는 것이 었습니다.

이러한 자동화는 기계, 유압, 공압, 전기, 전자 및 컴퓨터 장치와 같은 다양한 수단을 통해 이루어졌으며 일반적으로 이들 사이에 결합되었습니다.

산업 공정을위한 범용 컨트롤러에는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러, 독립 I / O 모듈 및 컴퓨터가 포함됩니다.

현재 상황

최근 산업 자동화는 생산성, 품질, 유연성 및 보안 향상과 같은 제조 공정의 엄청난 이점으로 인해 다양한 유형의 산업에서 점점 더 많이 수용되고 있음을 발견했습니다.

또한 인건비, 전기 비용 및 재료 비용을 절감 할 수있을뿐만 아니라 측정 정확도가 향상됩니다.

중요한 추세는 자동 검사 기능을 제공하기 위해 컴퓨터 비전의 사용이 증가하고 있다는 것입니다. 또 다른 추세는 로봇 사용의 지속적인 증가입니다.

산업 공정의 에너지 효율성은 이제 가장 중요한 우선 순위 중 하나가되었습니다.

예를 들어, 반도체 회사는 범용 펌프 및 모터 제어에 사용되는 8 비트 마이크로 컨트롤러 애플리케이션을 제공하여 전력 소비를 줄이고 효율성을 높입니다.

세계 은행의 2018 년 세계 개발 보고서는 산업 자동화가 근로자를 대체하는 반면 혁신은 새로운 산업과 일자리를 창출한다는 증거를 보여줍니다.

역사

처음부터 산업 자동화는 이전에 수동으로 수행했던 활동 사이에서 큰 진전을 이루었습니다.

산업 혁명

최초의 엔진과 증기 엔진의 도입으로 온도 조절기 및 압력 조절기와 같은 자동 제어 시스템에 대한 새로운 요구 사항이 생겼습니다.

1771 년에 수력으로 구동되는 최초의 완전 자동화 된 방적 공장이 발명되었습니다. 1785 년에 자동 제분 공장이 개발되어 최초의 완전 자동화 산업 공정이되었습니다.

포드 모터

1913 년 Ford Motor Company는 제조 자동화의 선구적인 유형 중 하나로 간주되는 자동차 생산 조립 라인을 도입했습니다.

그 전에는 숙련 된 작업자와 미숙 한 작업자로 구성된 팀이 자동차를 만들었습니다. 생산 자동화는 Ford의 생산 속도를 향상시키고 수익을 증가 시켰습니다.

조립 라인과 자동차 양산은 세계 최초였습니다. 자동차 조립 시간을 1 대당 12 시간에서 약 1 시간 반으로 단축했습니다.

20 세기의 발전

제어실은 1920 년대에 일반화되었습니다. 1930 년대 초까지 공정 제어는 온 / 오프 만 가능했습니다.

컨트롤러는 1930 년대에 도입되기 시작했으며 제어 수치와의 편차에 대응하여 계산 된 변경을 수행 할 수 있습니다.

제어실은 색으로 구분 된 조명을 사용하여 공장 작업자에게 특정 변경 사항을 수동으로 수행하도록 알 렸습니다.

1930 년대에 일본은 부품 개발의 선두 주자였습니다. 최초의 마이크로 스위치, 보호 계전기 및 고정밀 전기 타이머가 개발되었습니다.

1945 년 일본은 산업 재건 프로그램을 시작했습니다. 이 프로그램은 전 세계가 사용하던 구식 방식과는 달리 새로운 기술을 기반으로했습니다.

일본은 산업 자동화 분야에서 세계적인 리더가되었습니다. 혼다, 도요타, 닛산과 같은 자동차 회사들은 고품질의 믿을 수있는 자동차를 많이 생산할 수있었습니다.

형질

기계화는 전동 기계를 사용하는 작업의 수동 작동이지만 사람의 의사 결정에 따라 다릅니다.

자동화는 인간의 참여를 논리 프로그래밍 명령 및 강력한 기계의 사용으로 대체하기 때문에 기계화의 추가 단계를 나타냅니다.

낮은 운영 비용

산업 자동화를 통해 인간 노동자와 관련된 휴가, 의료 및 보너스 비용이 제거됩니다. 마찬가지로 연금 보장, 보너스 등과 같은 직원이 갖는 다른 혜택이 필요하지 않습니다.

높은 초기 비용과 관련이 있지만 근로자의 월급을 절약하여 회사의 상당한 비용 절감으로 이어집니다.

산업 자동화에 사용되는 장비는 고장이 발생하지 않기 때문에 유지 보수 비용이 저렴합니다. 실패하면 IT 및 유지 보수 엔지니어 만 수리해야합니다.

높은 생산성

많은 회사에서 수백 명의 제조 인력을 고용하여 최대 24 시간 동안 3 교대로 공장을 운영하지만 휴일 및 유지 보수를 위해 여전히 폐쇄해야합니다.

산업 자동화는 회사의 목표를 충족하여 제조 공장을 하루 24 시간, 주 7 일, 연중 무휴로 운영 할 수 있습니다. 이는 조직의 생산성을 크게 향상시킵니다.

고품질

자동화는 인간과 관련된 오류를 완화합니다. 또한 로봇은 어떠한 종류의 고갈도 발생하지 않아 균일 한 품질의 제품을 만들 수 있으며 심지어 다른시기에 제조하기도합니다.

높은 유연성

조립 라인에 새 작업이 추가되면 작업자를위한 교육이 필요합니다.

반면에 로봇은 모든 유형의 작업을 수행하도록 프로그래밍 할 수 있습니다. 이것은 제조 공정을 더 유연하게 만듭니다.

높은 정보 정확도

수집 된 자동화 된 데이터를 사용하면이 데이터의 높은 정밀도로 주요 제조 정보를 분석하여 컴파일 비용을 줄일 수 있습니다.

이를 통해 프로세스를 개선하고 낭비를 줄이려고 할 때 올바른 결정을 내릴 수 있습니다.

높은 보안

산업 자동화는 위험한 상황을 조종하는 로봇을 구현함으로써 작업자의 생산 라인을 안전하게 만들 수 있습니다.

높은 초기 비용

인간 생산 라인에서 자동 생산 라인으로 전환하는 것과 관련된 초기 투자는 매우 높습니다.

또한이 정교한 새 장비를 작동하도록 직원을 교육하는 데는 상당한 비용이 소요됩니다.

종류

고정 자동화

높은 생산 률을 달성하기 위해 반복적이고 고정 된 작업을 실행하는 데 사용됩니다.

특수 목적 팀을 고용하여 고정 시퀀스 프로세스 또는 어셈블리 작업을 자동화합니다. 작동 순서는 장비 구성에 따라 결정됩니다.

프로그래밍 된 명령은 한 제품에서 다른 제품으로 쉽게 변경할 수없는 기어, 배선 및 기타 하드웨어의 형태로 기계에 포함되어 있습니다.

이러한 형태의 자동화는 높은 초기 투자와 높은 생산 속도를 특징으로합니다. 따라서 대량으로 만들어진 제품에 적합합니다.

프로그래밍 가능한 자동화

일괄 제품 제조를위한 자동화의 한 형태입니다. 제품은 한 번에 수십에서 수천 단위에 이르는 배치로 제조됩니다.

각각의 새로운 배치에 대해 생산 장비는 새로운 유형의 제품에 맞게 재 프로그래밍되어야합니다. 이러한 재 프로그래밍에는 시간이 필요하며 비생산적인 기간과 각 배치에 대한 생산 실행이 뒤 따릅니다.

장비가 제품 전문화가 아닌 제품 전환을 용이하게하도록 설계 되었기 때문에 생산 속도는 일반적으로 고정 자동화보다 낮습니다.

이 자동화 시스템의 예로는 수치 제어 기계, 산업용 로봇, 제철소 등이 있습니다.

유연한 자동화

이 시스템에는 자동 제어 장비가 제공되어 각 제품을 변경할 수있는 뛰어난 유연성을 제공합니다. 프로그래밍 가능한 자동화의 확장입니다.

프로그래밍 가능한 자동화의 단점은 새로운 제품 배치마다 생산 장비를 다시 프로그래밍하는 데 필요한 시간입니다. 이는 생산 시간을 잃어 버리고 비용이 많이 듭니다.

유연한 자동화에서 재 프로그래밍은 생산 장비를 사용할 필요없이 컴퓨터 터미널에서 빠르고 자동으로 수행됩니다.

이러한 변경은 작업자가 코드 형식으로 제공하는 지침에 의해 이루어집니다.

따라서 제품을 배치로 그룹화 할 필요가 없습니다. 다른 제품의 혼합물을 차례로 생산할 수 있습니다.

응용

인더스트리 4.0

산업 자동화의 부상은 Industry 4.0으로 더 잘 알려진 "4 차 산업 혁명"과 직접적인 관련이 있습니다. 원래 독일에서 온 Industry 4.0은 수많은 장치, 개념 및 기계를 포함합니다.

Industry 4.0은 가상 표현을 통해 인터넷의 다양한 물리적 개체를 완벽하게 통합하는 산업용 사물 인터넷과 함께 작동하며, 제조 프로세스를 개선하기 위해 소프트웨어 / 하드웨어를 연결합니다.

이러한 새로운 기술을 통해 더 스마트하고 안전하며 진보 된 제조를 만들 수 있습니다. 이전보다 더 안정적이고 일관 적이며 효율적인 제조 플랫폼을 제공합니다.

Industry 4.0은 제조의 많은 영역을 다루며 시간이 지남에 따라 계속 그렇게 될 것입니다.

산업용 로봇

산업용 로봇 공학은 기계 가공, 용접, 도장, 조립 및 자재 취급과 같은 다양한 제조 프로세스를 지원하는 산업 자동화의 한 분야입니다.

산업용 로봇은 다양한 기계, 전기 및 소프트웨어 시스템을 사용하여 인간의 성능을 훨씬 능가하는 높은 정밀도와 속도를 구현합니다.

이러한 시스템은 정비가 거의 또는 전혀없이 단일 로봇이 하루 24 시간 작동 할 수 있도록 정비 및 개선되었습니다. 1997 년에는 70 만 대의 산업용 로봇이 사용되었으며 2017 년에는 180 만대로 증가했습니다.

프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러

산업 자동화는 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러 (PLC)를 제조 공정에 통합합니다. 이들은 간단한 프로그래밍을 통해 입력 및 출력 제어를 변경할 수있는 처리 시스템을 사용합니다.

PLC는 다양한 입력을 수신하고 다양한 논리 출력을 반환 할 수 있습니다. 입력 장치는 센서이고 출력 장치는 모터, 밸브 등입니다.

PLC는 컴퓨터와 유사합니다. 그러나 컴퓨터는 계산에 최적화되어 있지만 PLC는 제어 작업과 산업 환경에서의 사용에 최적화되어 있습니다.

진동, 고온, 습도 및 소음을 ​​처리하는 데 기본적인 논리 기반 프로그래밍 지식 만 필요한 방식으로 구성됩니다.

PLC가 제공하는 가장 큰 장점은 유연성입니다. 다양한 제어 시스템을 운영 할 수 있습니다. 제어 시스템을 변경하기 위해 시스템을 다시 배선 할 필요가 없습니다. 이러한 유연성으로 인해 복잡하고 다양한 시스템에서 수익성이 있습니다.

예

자동차 산업에서 엔진에 피스톤을 설치하는 작업은 수작업으로 이루어졌으며 오류율은 1-1.6 %였습니다. 현재이 동일한 작업은 0.0001 %의 오류율을 가진 자동화 된 기계로 수행됩니다.

인공 지능 (AI)은 로봇 팔을 자동 라벨 부착기로 사용하여 자동 라벨링을 만들고 AI (인공 지능)를 사용하여 라벨링 할 제품을 감지합니다.

아우디의 자동화

독일 아우디 공장의 로봇 수는 거의 800 명에 달합니다. 그들은 대부분의 무거운 리프팅과 잠재적으로 위험한 용접과 지루한 반복 테스트를 수행합니다.

Audi의 자동화 이점 중에는 훨씬 높은 생산성과 비 숙련 근로자의 요구 사항이 적습니다.

아우디에서 사용하는 로봇은 이전에 훈련받지 않은 직원이 수행 한 위험한 작업을 처리 할뿐만 아니라 분석 및 공장 운영 개선에 사용할 수있는 풍부한 데이터를 수집합니다.

하지만 여전히 로봇이 수행 할 수없는 작업이 있으며 인간이 처리 할 수있는 능력이 더 좋습니다.

가장 위험한 작업을 수행하고 이러한 작업의 효율성과 생산성을 개선함으로써 Audi는 인간 중심의 작업을 수행하도록 고도로 숙련되고 숙련 된 작업자를 유치 할 수 있습니다.

자동화 된 생산 라인

스테이션간에 부품을 이동하기 위해 전송 시스템으로 연결된 일련의 워크 스테이션으로 구성됩니다.

이러한 라인은 일반적으로 긴 생산 실행을 위해 설정되기 때문에 고정 자동화의 예입니다.

각 스테이션은 특정 처리 작업을 수행하도록 설계되어 부품 또는 제품이 라인을 따라 진행됨에 따라 단계별로 제조됩니다.

정상적인 라인 운영에서는 각 스테이션에서 하나의 부품이 처리되므로 많은 부품이 동시에 처리되어 라인의 각 사이클마다 완성 된 부품을 생산합니다.

발생하는 다양한 작업은 라인이 효율적으로 작동하기 위해 적절하게 순서가 지정되고 조정되어야합니다.

최신 자동화 라인은 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러로 제어됩니다. 이들은 작업에 필요한 유형의 타이밍 및 시퀀싱 기능을 수행 할 수 있습니다.

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