Automatizacija

Automatizacija (od starogrčke reči = koji sam upravlja), robotizacija, industrijska automatizacija, ili numerička kontrola je upotreba kontrolnih sistema, kao što su računari, da bi se kontrolisala industrijska mašinerija i procesi, u nameri da se zamene ljudski operateri. Kao primarni cilj, Industrijska automatika stvara mogućnost povećanja proizvodnje i rasta u proizvodnji uz smanjenje troškova proizvodnje i poboljšanje kvaliteta proizvoda i mogućnost povećanja efikasnosti kontrole proizvodnje.

Po nekim definicijama, jedna od osnovnih osobina automatizacije je prodor u područje umnog rada čoveka. Opet u oblasti industrijalizacije, ovo je korak posle mehanizacije. Automatizacija igra sve značajniju ulogu u globalnoj ekonomiji i svakodnevnom radu. Inženjeri teže da kombinuju automatizovane uređaje sa matematičkim i organizacionim alatkama, kako bi napravili složene sisteme za sve veću oblast primene. Trenutno, kod kompanija koje se bave proizvodnjom, automatizacija proizvodnje je prešla sa povećane proizvodnje i smanjenja troškova na šira pitanja, kao što su povećanje kvaliteta i fleksibilnosti u procesu proizvodnje. Staro fokusiranje na upotrebu industrijske automatizacije, samo da bi se povećala produktivnost i smanjili troškovi, ranije je bilo viđeno kao nepraktično - zato što je takođe bilo neophodno obezbediti kvalifikovanu radnu snagu koja može popravljati mašine i upravljati njima. Na početku troškovi automatizacije bili su visoki, dok se kompletno novim procesom zamene stari procesi proizvodnje.

Međutim svi novi kontroleri, koji su glavni deo mašine, imaju mogućnost povezivanja na internet, samim tim uglavnom imaju i daljinsko servisiranje i detekciju grešaka. Automatizacija se danas uglavnom primarno primenjuje u svrhe povećanja kvaliteta u toku procesa proizvodnje, u slučajevima kada značajno može da poboljša kvalitet proizvoda. Na primer, automobilski i kamionski klipovi su nekada ručno ugrađivani u motore. Ovaj proces zamenjen je automatizovanim mašinskim instaliranjem, a nivo greške ručnog instaliranja koji je bio oko 1% smanjio se automatizacijom na zanemarujuću grešku po podacima na 0,00001%. Sve opasne operacije i poslovi koji su zahtevali upotrebu opasnih materija i rad sa metalima, bile su prvi kandidati za automatizaciju.

Programabilni logički kontroler ili PLC (skraćenica od engleske reči Programmable Logic Controller) je programabilni (uređaj koji se može programirati) logički (izvršava logičke algoritme) kontroler (računar). PLC se najviše koristi kao centralni deo upravljačkih automatskih sistema u industriji, njegov program odnosno algoritam se može brzo i jednostavno menjati te je pogodan za brza rešenja i aplikacije. Deo je mnogih mašina i procesa u industriji. PLC je digitalni računar, njegov program se izvršava ciklično i sastoji se od 3 faze: čitanje ulaznih promenljivih, izvršavanje programskog koda, ispisivanje rezultata logičkih operacija na izlaze. Program se pamti u internoj memoriji i kada uređaj ostane bez napajanja. Projektovan je za teške uslove rada, otporan na vibracije, temperaturne promene, električne smetnje... Jednostavno to je specijalizovani i pojačan računar koji omogućava kontrolu skoro svih industrijskih procesa. Obični računari ne bi izdržali uslove rada u kojima rade kontroleri godinama bez ikakvih problema.

HMI – (engl. Human Machine Interface) ili računarski ljudski interfejs (CHI) (engl. Computer human interaction) obično se koristi za komunikaciju sa programabilno logičkim kontrolerima i drugim računarima, kao što su oni za unos i praćenje temperature i pritisaka za dalju automatizovanu kontrolu ili sigurnosno reagovanje.

Interakcija čovek-računar (engl. Human-computer interaction, HCI) je interdisciplinarna oblast koja se bavi proučavanjem interakcije između ljudi i računara, sa ciljem da računare učini prikladnijim i lakšim za korišćenje, a da se pri tome koriste kao instrumenti koji poboljšavaju čovekovu kreativnost i komunikaciju i saradnju između ljudi. Takođe se ponekad koristi i skraćenica MMI (engl. Man machine interaction). HCI je postala izuzetno važna krajem 20. veka pojavljivanjem sve jeftinijih, manjih i sve moćnijih računara. Interakcija između korisnika i kompjutera pojavljuje se kao korisnički interfejs, koji obuhvata: hardver (ulazne i izlazne uređaje) i softver.

SCADA (engl. Supervisory Control And Data Acquisition) predstavlja sistem za merenje, praćenje i kontrolu industrijskih sistema. Svaki proces u industriji, koji ima smisla automatizovati, može naći primenu SCADA sistema i mreža.

Ovi sistemi, postoje u raznim oblicima od 60-tih godina, a od 90-tih godina doživljavaju veliku ekspanziju sa pojavom sve bržih i efikasnijih računarskih i mikrokontrolerskih uređaja. Mogu se upotrebiti od npr. jednostavnog praćenja temperature, vlažnosti vazduha, pritiska, do veoma kompleksnog praćenja i kontrole proizvodnih procesa fabrike ili saobraćaja na železnici.

SCADA mreža se sastoji od jednog ili više MTU (engl. Master Terminal Unit) koji su zapravo računarske stanice opremljene odgovarajućim softverom i operativnim sistemom. Ove stanice operatori koriste za praćenje i kontrolu jedne ili više RTU (engl. Remote Terminal Unit). RTU je takođe računarski uređaj koji je obično namenjen za rad u industrijskim uslovima ili čak u ekstremnim kao što je npr. okruženje u vasioni. Njegov zadatak je da prikuplja informacije sa raznih digitalnih i analognih senzora i da prosleđuje komande uređajima koji na neki način menjaju stanje upravljanog sistema (generatori, releji i sl.). Često se za njihovu realizaciju koriste razni tipovi PLC. Optički kablovi su idealni za realizaciju SCADA mreže jer nude potpunu zaštitu od emisije raznih zračenja, koja bi mogla da dovede do prenosa pogrešnih informacija.

Još jedan oblik automatizacije koji uključuje računare je automatizovano testiranje, u kome je računarski kontrolisana automatizovana oprema za testiranje programirana da simulira ljude koji ručno testiraju aplikaciju. Ovo se često postiže korišćenjem automatizovanih alatki u testiranju koje stvaraju specijalne zapise (koji su napisani kao računarski programi) a koji usmeravaju ovu automatizovanu opremu kako bi se test izvršio.

Automatizacija i društvo

Automatizacijom je pokrenuto i pitanje njenog uticaja na zapošljavanje. Početkom devetnaestog veka se pojavljuje pokret radnika protiv Žakarovih automatizovanih mašina za tkanje. Pokret se zvao ludistički. Ludistički pokret – Engleska, dobio je ime po vođi Nedu Luddu. Luditi su mašine smatrali krivcima za masovnu nezaposlenost koja je nastajala za vreme i nakon prve industrijske revolucije, Masovno su se borili protiv kapitalističkih preduzetnika tako da su od 1811. do 1816. godine, pored uništavanja mašina, rušili fabričke zgrade i podmetali požare. 1812. godine, po nekim podacima, donesen je zakon protiv ludita kojima se njihova dela kažnjavaju smrću, tako da su u nekoliko godina pogubljene čitave grupe radnika. Tokom vremena radnici su shvatili da njihov loš položaj nije zbog mašina već u načinu primene u kapitalističkom društvu.

Neki tvrde da automatizacija vodi većoj stopi zaposlenosti. Jedan autor je izneo sledeći slučaj. Sama pojava automatizacije izazvala je veliki strah. Mislilo se da će zamenjivanje radnika kompjuterizovanim sistemima dovesti do visoke stope nezaposlenosti. U stvari, upravo suprotno se često pokazalo kao tačno, npr. oslobađanje radne snage omogućilo je da više ljudi dobije poslove koji zahtevaju visoke kvalifikacije i koji su bolje plaćeni.

Neki autori gledaju dalje u budućnost. Oni misle suprotno, da je automatizacija na početku i da će se tek prikazati njen pravi uticaj. Sa jedne strane, mnogi poslovi u proizvodnji su nestali u Americi još tokom 90-tih, ali se povećala tražnja IT poslova koji su bolje plaćeni nego manufaktura, a i više visoko obrazovanih. Mnogi tvrde da automatizacija smanjuje vrednost rada kroz njegovo zamenjivanje manje skupim mašinama, ali se i slažu da sveukupni efekat ovoga na radnu snagu u celini ostaje nejasan.

Prema nekim izvorima, stopa smanjenja zapošljavanja u proizvodnji u SAD-u nije veća od svetskog proseka: 11% između 1995. i 2002. godine, a u istom periodu Kina, koja je često bila kritikovana za preuzimanje američkih poslova u proizvodnji, izgubila je 15 miliona svojih poslova u proizvodnji (oko 15% od njenog ukupnog broja) u poređenju sa 2 miliona izgubljenih u SAD-u. Ako pričamo o smanjenju radne snage zbog automatizacije, postavlja se pitanje koliko je ljudi radilo kao telefonski operateri, a zamenjeni su automatskim telefonskim centralama. Možda je manje dramatično u oblasti medicine (radiologija, laboratorijske analize), čak i lekari rade sa visoko sofisticiranim robotima koji im omogućavaju da izvode operacije sa preciznošću koju poseduje veoma mali broj lekara.

Fiksna i fleksibilna automatizacija

Dominantna je serijska proizvodnja u velikim količinama koja se smatra ekonomičnom. Takve automatizovane proizvodne linije, namenjene proizvodnji samo određenog proizvoda, nazivaju se fiksnom automatizacijom.
Čini se da je budućnost proizvodnje preorijentacija na proizvodnju malih serija i češće promene proizvoda. Tako dolazimo do proizvodnih sistema koji se brzo prilagođavaju promenama u proizvodnom programu i imaju mogućnost istovremene proizvodnje različitih tipova proizvoda. Za takve sisteme koristi se naziv fleksibilni proizvodni sistemi. Iz istih razloga, takav način automatizacije se naziva fleksibilna automatizacija.

Za ovakvu proizvodnju orijentisanu na male serije i posebno sposobnu za brzo osvajanje novih proizvoda, neophodno je nekoliko uslova. Neki od njih su korišćenje metoda računarskog projektovanja, da je proizvodna linija fleksibilne proizvodnje sposobna za prilagođavanje različitim proizvodima. Takve proizvodne linije su visoko automatizovane sa velikim korišćenjem robota. Jedan od primera za bitan uticaj robota u fleksibilnosti proizvodnje je automobilska industrija, proces zavarivanja karoserije. Zahvaljujući robotima taj proces je fleksibilan, zato što roboti na liniji mogu zavarivati različite tipove karoserija samo uz izmenu programa. Pod „samo“ se naravno podrazumeva stručnjak koji zna da napravi izmenu programa.

Kao i u svemu postoje pozitivne i negativne strane, pa tako i u automatizaciji. Velika prednost je povećana sigurnost u radu, u smislu manjeg fizičkog napora, manjeg dodira sa opasnim hemikalijama, varenja... Tu su i preciznost, brža proizvodnja, kvalitet, manji ili nikakav procenat greške... Automatizacija je viđenje načina da se smanji ljudska greška, pored svega navedenog, ali nuklearni incident se desio na ostrvu „Tri milje“ (Pensilvanija, SAD) 1979. godine, prouzrokovan, po podacima, preteranim oslanjanjem na automatizovane sigurnosne sisteme. Niko nije poginuo niti je povređen. Ali tako se mogu navesti i primeri mnogo većih katastrofa a kao posledica je ljudska greška. A sa druge strane - pa te mašine prave stručnjaci, koji su naravno ljudi, a ljudi greše. U svakom slučaju iz godine u godinu, rezultati novih tehnologija i automatizacije su u najmanju ruku neverovatni.

Da li automatizacija predstavlja nezaposlenost ili povećan broj inženjera i stručnog osoblja, a samim tim i više obrazovanih? Da li je ona jednostavan sled događaja sistema koji stalno raste? Pitanja su na koja možda niko ne zna tačan odgovor ili samo misli da zna. Ali mišljenje je da je neminovna. Ljudi kojima je apsolutno nepoznata imaju strah kao i u odnosu na svaku drugu promenu, a neki zato što im utiče direktno na posao ili postaju suvišni. Oni koji rade na njihovom stvaranju, ne vide granice, a to znači da će se više truda uložiti u njeno napredovanje. Jedno je sigurno, za kvalitet i kvantitet idustrije je svakako zaslužna.