Design, Produktion und Test von elektronischen Platinen für Embedded-Systeme, mit PCB-Produktion und Industrialisierung

Industrielle Automatisierung

Bedeutung und Nutzen

Industrielle Automatisierung

Die industrielle Automatisierung ist eine technische Disziplin, welche elektromechanische Systeme studiert, entwirft und herstellt. Ziel ist es, industrielle Produktions- und Transformationsprozesse effektiver und effizienter zu gestalten.

Industrielle Automatisierung entsteht durch den kombinierten Einsatz vieler technischer Fähigkeiten. Die wichtigsten sind das mechanische Design, das elektrische Design und die Entwicklung von Steuerungsalgorithmen.

Der Hauptzweck der industriellen Automatisierung besteht darin, wiederholende Prozesse in Bezug auf Effizienz, Sicherheit und Qualität zu verbessern.

Ein industrieller Produktions- oder Transformationsprozess wird an einer Anlage durchgeführt. Unter Anlage verstehen wir einen Standort, an dem mehrere automatische Linien und Maschinen miteinander verbunden sind und zusammenarbeiten, um den erforderlichen Prozess abzuschließen.

Im Laufe der Zeit hat sich die industrielle Automatisierung auf verschiedene Aspekte der Produktion konzentriert: Als Erstes bestand der Zweck automatischer Maschinen darin, die für den Menschen zu anstrengenden Tätigkeiten auszuführen, wie etwa das Heben von Gewichten oder das Aufbringen großer Kräfte.

Spätere Maschinen unterstützten die Großserienproduktion (Massenproduktion) mit Fokus auf die Produktionsgeschwindigkeit.

In jüngerer Zeit hat sich das industrielle Automatisierungsdesign auf die Produktionsqualität (d. h. Wiederholbarkeit) und die Sicherheit menschlicher Bediener konzentriert.

Schließlich verwenden die neuen Paradigmen der industriellen Automatisierung immer ausgefeiltere Steuerungssysteme, um die Produktion flexibel zu gestalten und den Wert der menschlichen Komponente in der Anlage zu maximieren.

Design der industriellen Automatisierung

Die Entwicklung einer Anlage oder Maschine erfordert die Einbeziehung vieler Fähigkeiten und Technologien. In der modernen industriellen Automatisierung hat der Einsatz intelligenter Sensoren, Kameras und künstlicher Intelligenz das Design von Algorithmen und die Entwicklung hochkomplexer Echtzeit-Steuerungssoftware immer wichtiger gemacht.

In der ersten Entwurfsphase ist es wichtig, die Dynamik der Anlage zu verstehen, d.h. eine gründliche Analyse der Produktionsabläufe durchzuführen. Dann werden die Linien in Bezug auf Produktionskapazität, Verfügbarkeit und Redundanzgrad dimensioniert. Diese Phase wird oft durch den Einsatz von Simulatoren und mathematischen Modellen erleichtert, die die Betriebsszenarien der Anlage vorhersagen.

Anschließend konzentriert sich das Design auf das Layout (Anordnung) unter Berücksichtigung von Zugänglichkeitsthemen und den Wartungsbedürfnissen der Anlage.

Die Konstruktion einzelner automatischer Maschinen erfordert die Zusammenarbeit von Experten für Informatik und automatische Steuerungen, mechanischen Konstrukteuren und Experten für Elektronik, Hydraulik und Pneumatik.

Die industrielle Automatisierung ist in diesem Sinne eine technisch hoch komplexe Disziplin, da die Konstruktion einer Anlage oder einer einzelnen Maschine neben der Einführung fortschrittlicher Technologien viele technische Fähigkeiten erfordert.


Die Stufen der Automatisierung

Bau und Inbetriebnahme der Anlage

Die industrielle Automatisierung umfasst nicht nur die Planungsphase, sondern auch den finalen Bau der Anlage und deren Inbetriebnahme.

Eine Produktionslinie entsteht im Allgemeinen aus der Integration kommerzieller Komponenten wie Sensoren, Kabeln, SPS, Motoren, Schalttafeln und kundenspezifischen Teilen wie elektronischen Leiterplatten, Strukturen, Platten, Halterungen und anderen Stütz- und Verbindungselementen. Daher folgen auf die Planungsphase der Anlage zwei Aktivitäten, die oft parallel durchgeführt werden: die Erstellung der kundenspezifischen Teile und die Beschaffung der kommerziellen Komponenten.

Anschließend werden die Komponenten am Hauptsitz des Unternehmens und / oder direkt am Produktionsstandort, an dem das industrielle Automatisierungssystem installiert und in Betrieb genommen wird, montiert, verbunden und konfiguriert.

Der Prozess, um die Anlage vollständig produktiv zu machen, hängt von der Komplexität und vielen anderen Faktoren ab, wie z. B. bereits vorhandenen Teilen, Bauarbeiten und der Gewährleistung der Kontinuität. In der Regel wird die Anlage in Module oder Bereiche unterteilt, die zunächst einzeln getestet und dann miteinander integriert werden. Je nach Art des verarbeiteten Produktes kann die eigentliche Inbetriebnahme mit Testdecks, Mock-up-Produkten oder realen Produkten erfolgen.

Evolution und Wartung

Rund um die Anlage dreht sich eine lebendige und flexible Organisation, die aus menschlichen und wirtschaftlichen Komponenten besteht, die sich im Laufe der Zeit nach den Bedürfnissen des Marktes entwickelt und wächst.

Auch die industrielle Automatisierung muss ihren Teil dazu beitragen und Systeme entwickeln, die leicht zu warten sind und sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln können, um immer effizient und für neue Anforderungen geeignet zu sein.

Erweiterte Funktionen wie vorausschauende Wartung, Anpassungsfähigkeit, Konnektivität zwischen Maschinen und fortschrittliche Modellierungssysteme sind nur einige der Werkzeuge, die die neue Industrie 4.0 zur Verfügung stellt, um zukunftssichere, flexible, zuverlässige und sichere Anlagen zu schaffen.

Referenzen
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